Elly Hol doet onderzoek naar de functie van glia in gezonde hersenen en in de hersenen van patiënten met de ziekte van Alzheimer of Parkinson. Glia, en dan met name astrocyten, spelen een belangrijke rol in de fysiologie van de hersenen. Astrocyten zijn actief betrokken bij neuronale communicatie en zijn de stamcellen van het volwassen brein. Daarnaast spelen astrocyten een rol bij verschillende hersenziekten. Hol richt zich met haar onderzoeksgroep onder meer op de reactieve gliacellen die ontstaan na beschadiging van het brein door een degeneratieve hersenziekte. Ze bestudeert hoe deze cellen bijdragen aan het disfunctioneren van de aangedane neurale netwerken, bijvoorbeeld via een direct effect op de synaps (contactpunt tussen twee neuronen) of door het vormen van een barrière rondom het beschadigde gebied.

Binnen een tweede onderzoekslijn doet Hol onderzoek naar de stamceleigenschappen van astrocyten. Haar onderzoeksgroep toonde recent aan dat hersenen van Parkinsonpatiënten, net als gezonde hersenen, nog levensvatbare stamcellen bevatten. Momenteel onderzoekt de groep hoe deze lichaamseigen stamcellen gestimuleerd kunnen worden, met als uiteindelijk doel deze cellen aan te zetten tot reparatie van het eigen brein. In samenwerking met onderzoeksgroepen van het Swammerdam Institute for Life Sciences - Center for NeuroScience (SILS-CNS) van de UvA zal het cellulair en moleculair biologische onderzoek naar de fundamentele processen in glia en stamcellen worden versterkt.

Hol is sinds 1997 werkzaam bij het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen (NIN), waar zij sinds 2006 aan het hoofd staat van de onderzoeksgroep Astrocyt Biologie & Neurodegeneratie. Voor die tijd was ze onder andere werkzaam bij het Max Planck Instituut voor Neurobiologie in Martinsried. In 2009 ontving Hol een Vici-subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Ze is voorzitter van het Europese COST-netwerk NANONET en van de European Society for Intermediate Filament Biology. Ze heeft vele publicaties op haar naam staan in wetenschappelijke tijdschriften als Science, Brain en Molecular Psychiatry.