Peter Hordijk richt zich in zijn onderzoek voornamelijk op endotheelcellen: de cellen die alle bloedvaten in het lichaam bekleden en een essentiële barrière vormen tussen het bloed en de weefsels. Hordijk heeft zich gespecialiseerd in de beweging van witte bloedcellen vanuit het bloed, over de endotheelcellen, naar de weefsels. Deze ‘transendotheliale migratie’ van bijvoorbeeld neutrofiele granulocyten (kortlevende witte bloedcellen) vormt een belangrijk onderdeel van de reactie van het lichaam op acute infecties. Daarnaast staat dit proces aan de basis van chronische ontstekingsziektes als reumatoïde artritis en atherosclerose. Hordijk heeft samen met zijn onderzoeksgroep de afgelopen jaren aangetoond dat het endotheel, en dus de bloedvatwand, in dit proces een actieve rol speelt. Op dit moment vormen de moleculaire processen die daaraan ten grondslag liggen dan ook een belangrijk onderdeel van het onderzoek. Het endotheel is daarnaast van groot belang voor bloedstolling en bloedtransfusie. De afdeling van Hordijk verricht daarom ook onderzoek naar de interacties tussen rode bloedcellen en het endotheel van menselijke bloedvaten.

Hordijk is sinds 1997 werkzaam bij Sanquin, eerst als stafmedewerker bij de afdeling Experimentele Immunohematologie en sinds 2005 als hoofd van de afdeling Moleculaire Celbiologie. Van 2003 tot 2004 was hij visiting onderzoeker bij het Scripps Research Institute in La Jolla, Californië (VS). Eerder was hij werkzaam bij de afdelingen Cellulaire Biochemie en Celbiologie van het Nederlands Kanker Instituut. Hordijk is reviewer voor verschillende vaktijdschriften en heeft een groot aantal publicaties op zijn naam staan in wetenschappelijke tijdschriften als Science, Nature Medicine en Nature Reviews Molecular Cell Biology.