Isabelle Bloch s'intéresse aux modèles formels de représentation des connaissances et de raisonnement, en particulier sur l'espace, avec des approches d'intelligence artificielle hybride, combinant formalismes logiques et apprentissage à partir de données. Les applications portent sur l'interprétation d'images médicales, en collaboration avec des radiologues et des chirurgiens.