Stokhof is gespecialiseerd in formele semantiek en pragmatiek. Samen met collega Jeroen Groenendijk werkte hij aan de semantiek van vragen, en ontwikkelde hij een model voor  dynamische  semantiek. De laatste jaren richt hij zich vooral op de filosofie van semantiek en op het werk van de filosoof Ludwig Wittgenstein.

Stokhof werkt sinds 1976 aan de UvA. Van 1998 tot 2004 was hij wetenschappelijk directeur van het Institute for Logic, Language and Computation (ILLC) aan de UvA. Daarnaast was Stokhof onder meer voorzitter van het Gebiedsbestuur Geesteswetenschappen van NWO (2004-2009), en een van de oprichters van het HERA consortium waarin diverse Europese onderzoeksfinanciers op het gebied van de geesteswetenschappen samenwerken.

Stokhof werkte aan een groot aantal publicaties en boeken. Hij was een van de auteurs van de tweedelige inleiding in de logica, Logic, Language and Meaning (1982), publiceerde in 2000 het handboek Taal en Betekenis. Een inleiding in de taalfilosofie, en in 2002 de monografie World and Life as One. Ethics and Ontology in Wittgenstein’s Early Thought.