Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα στρέφονται στις κατευθύνσεις: Ιστορία και Φιλοσοφία των Επιστημών, δορυφορική φασματοσκοπία στο υπεριώδες, αστρικές ατμόσφαιρες, διπλοί και μεταβλητοί αστέρες, κ.ά. Είναι πρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών (Ε.Ε.Φ.), μέλος της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης (I.A.U.), όπως και πολλών άλλων ελληνικών και ξένων επιστημονικών ενώσεων και σωματείων (www.stratos-theodosiou.gr).

Έχει δημοσιεύσει πάνω από διακόσιες πενήντα πρωτότυπες ερευνητικές εργασίες σε διεθνή αστρονομικά περιοδικά και πρακτικά διεθνών συνεδρίων, εκατοντάδες άρθρα στον ελληνικό ημερήσιο και περιοδικό τύπο, ενώ έχει δώσει πλέον των διακοσίων πενήντα διαλέξεων σε ελληνικά και ξένα πανεπιστήμια, ινστιτούτα, ομίλους, δημόσια-ιδιωτικά σχολεία και άλλους φορείς.

Έχει συγγράψει δεκαπέντε βιβλία σχετικά με την Αστροφυσική και την Ιστορία και Φιλοσοφία των Επιστημών, ενώ έχει παρουσιάσει και δύο ποιητικές συλλογές με τίτλους: «Συμπαντικές Ενοράσεις» και «Αστρονομία, Ιστορία, Μυθολογία – Γήινα και Συμπαντικά».