Allard van der Wal is gespecialiseerd in de pathologie van hart en bloedvaten, en van de huid. Hij heeft zowel klinische als wetenschapservaring in de cardiovasculaire pathologie. Zijn voornaamste onderzoekslijnen zijn de pathologie van acute hartdood, atherosclerose en trombose, en tumoren van bloedvaten. Het onderzoek van Van der Wal is nauw verbonden met de patiëntenzorg.

Van der Wal toonde eerder aan dat in de kransslagaderen van het hart met name ontstoken plaques makkelijk scheuren en vervolgens aanleiding geven tot stolselvorming met als gevolg afsluiting van het bloedvat. Het bleek een belangrijk nieuw inzicht in het ontstaan hartinfarcten. Ook initieerde Van der Wal veel nieuw onderzoek naar ontstekingsmechanismen in cardiovasculaire ziekten.

In Nederland is Van der Wal, net als in de rest van Europa, een van de weinige cardiovasculaire pathologen. Daarom werkt hij veelvuldig samen met Europese cardiovasculaire pathologen in de Association for European Cardiovascular Pathology (AECVP) waar hij sinds 2010 voorzitter van is. Deze organisatie houdt zich onder meer bezig met richtlijnen voor de diagnostiek van hart en vaatziekten. 

Van der Wal is sinds 1991 als klinisch patholoog werkzaam aan het AMC. Hij werkte mee aan het boek Histology of Pathologists van Stacy Mils, een standaardwerk binnen de anatomische pathologie. Hij heeft voorts vele publicaties op zijn naam staan onder meer in vaktijdschriften als Circulation, Human Pathology, Journal of Pathology en Journal of the American College of Cardiology.