Hanneke van Laarhoven richt zich in haar onderzoek op de identificatie van biomarkers voor overleving, respons op therapie, toxiciteit en kwaliteit van leven, en het verkrijgen van inzicht in de mechanistische en biologische achtergrond van het succes dan wel falen van (nieuwe) oncologische therapieën. Hiervoor werkt zij samen met onderzoekers uit de psychosociale wetenschappen, bèta- en geesteswetenschappen.

Van Laarhoven is sinds 2012 werkzaam als internist-oncoloog in het AMC, waar zij ook Principal Investigator is. Zij is gepromoveerd in zowel de geneeskunde als religiewetenschappen. Van Laarhoven verwierf onderzoeksubsidies van onder andere de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) en KWF Kankerbestrijding. Ze is bestuurslid bij de Dutch Oesophagael Cancer Group en is lid van De Jonge Akademie (DJA) van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW).