Lukas Fesenfeld verfolgt breite wissenschaftliche Interessen, er forscht an der Uni Bern und ETH Zürich im Bereich der Umweltgovernance, der politischen Ökonomie und Psychologie zur Ernährungs- und Klimapolitik. Der Titel seiner Dissertation an der ETH lautete: «Die politische Durchführbarkeit einer transformativen Klimapolitik - Die öffentliche Meinung über die Umgestaltung der Lebensmittel- und Verkehrssysteme». Seit 2020 ist Fesenfeld Senior Researcher am OCCR und arbeitet unter anderem zur Transformation von Ernährungssystemen. Von 2021 bis 2023 war er PI des vom Swiss Network for International Studies finanzierten Projekts The Political Economy of Meat System Transformation.
Ein weiterer Schwerpunkt von Fesenfelds Forschung sind positive Kipppunkte. Er sieht sie als Hoffnungsträger im Klimaschutz. Er gehör zu den Gründern von NAHhaft, einen Think- & Do-Tank zur Transformation von Ernährungssystemen.