Bas de Bruin doet onderzoek op het gebied van organometaalchemie en katalyse. Naast experimenteel katalyse onderzoek richt hij zich tevens op de mechanistische informatie uit spectroscopische studies en (computer)modelsystemen.

Om een toekomstige duurzame samenleving mogelijk te maken zullen nieuwe katalysatoren ontwikkeld moeten worden. Daarnaast is er een grote behoefte aan de ontwikkeling van nieuwe, selectieve en efficiënte katalytische methoden om verschillende stoffen en nieuwe materialen te maken. Organometaalchemie en homogene katalyse spelen daarbij een belangrijke rol en maken het mogelijk om nieuwe ‘gereedschappen’ en methodieken te ontwikkelen die aangepast kunnen worden aan specifieke behoeften. Het ontwikkelen van dergelijke ‘gereedschappen’ en methodieken in homogene katalyse is de primaire onderzoeksdoelstelling van De Bruin. Deze methodieken kunnen gebruikt worden om compleet nieuwe katalytische reacties te ontwikkelen en bestaande katalytische reacties sneller, efficiënter en selectiever te laten verlopen (duurzaamheid).

De Bruin richt zich in zijn onderzoek op methodieken die geïnspireerd zijn op de ‘gereedschapskist’ van metallo-enzymen. De ‘bio-geïnspireerde gereedschapskist’ omvat een variatie aan verschillende secundaire interacties en speciale (coöperatieve en redox-actieve) ligand-types die een grote invloed hebben op de (elektronische) structuur en reactiviteit van de actieve overgangsmetaalcomplexen. De natuur maakt verder veelvuldig gebruik van radicaal-chemie om moeilijke katalytische reacties voor elkaar te krijgen. Dit laatste is met name van belang voor de ontwikkeling van een nieuw onderzoeksveld: metallo-radicaalkatalyse. Dit veld biedt unieke mogelijkheden in innovatief katalyseonderzoek waarbij radicaal-type reacties gecombineerd worden met meer traditionele organometaalchemie. De Bruin is een pionier op dit gebied. Hij heeft hiervoor verschillende competitieve onderzoeks-beurzen verworven.

De Bruin is sinds 2005 als universitair (hoofd)docent verbonden aan de UvA. Voor die tijd werkte hij aan de Radboud Universiteit Nijmegen. In 2005 ontving De Bruin een VIDI-subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en in 2008 ontving hij van de European Research Council (ERC) een Starting Grant van 1,25 miljoen euro. Vorig jaar (2012) kreeg hij een NWO-VICI-subsidie voor zijn onderzoeksproject ‘Radicals in Catalysis’. De Bruin heeft vele publicaties op zijn naam staan in vakbladen als Nature Chemistry, Chemical Society Reviews, Angewandte Chemie International Edition en Journal of the American Chemical Society.