専門は、太陽系探査科学、アストロバイオロジー。特に小惑星や彗星、その破片である流星・宇宙塵など、太陽系小天体に関する探査・実験・分析・観測・理論的研究の融合から、惑星系、地球型惑星、生命前駆物質の起源と進化を実証的に解明すること。現在は、海洋天体を対象とした生命兆候探査の基礎研究にも注力している。
LDEF、EuReCa、HST、SFU、Leonid-MAC、のぞみ、スターダスト、はやぶさ、イカロス、はやぶさ2、たんぽぽ、みお、たんぽぽ2、エクレウス、ゲートウェイ、DESTINY+、コメットインターセプタなど、多彩な日欧米の宇宙実験・探査プロジェクトに参画。深宇宙探査や宇宙実験等による、未踏・未知のフロンティアへの挑戦を重視している。自ら開発した宇宙観測機器であるLeonid-MAC HDTV-II,はやぶさサンプラ、イカロスALADDIN、たんぽぽ1&2捕集パネル、エクレウスCLOTH、ゲートウェイLVDMのPI(主任研究者)やたんぽぽ2プロジェクトマネージャー等を務めてきた。現在はISAS宇宙工学委員会OPENS WG共同代表を務める。
教育者としては、総合研究大学院大学先端学術院宇宙科学コース、東京大学大学院工学系研究科航空宇宙工学専攻、慶應義塾大学院システムデザインマネジメント研究科、慶応義塾大学先端生命科学研究所、法政大学大学院理工学研究科、九州工業大学工学部宇宙システム工学科、国際宇宙大学等で、学生研究指導や授業講義を担当。米国マサチューセッツ工科大学、海洋研究開発機構、大阪大学レーザー研究所等との共同研究も主導してきた。
現在、国際宇宙空間研究委員会(COSPAR)評議員および地球-月システム・惑星・太陽系小天体宇宙研究科学委員会・委員長、国際宇宙航行アカデミー(IAA)・アカデミシャンおよび宇宙物理科学委員会・幹事、日本学術会議・地球惑星科学委員会 国際連携分科会・COSPAR小委員会・幹事。2007年よりPMI認定PMP。2014-2018年、アジア人で初めてCOSPAR惑星保護パネル(PPP)の副委員長を務めた。
小惑星帯に炭素質小惑星(B/Cb)「8906 Yano」(1995 WF2)がある。