Wim Beenakker doet onderzoek naar de eigenschappen van de kleinste fundamentele bouwstenen van de natuur en hun onderlinge interacties. Hij houdt zich tegenwoordig met name bezig met de zoektocht naar zogenaamde nieuwe fysica, dat wil zeggen: fenomenen die niet kunnen worden beschreven met onze huidige kennis van de deeltjesfysica. De nadruk ligt hierbij op het doen van precieze theoretische (kwantummechanische) voorspellingen die toetsbaar zijn in experimenten, zoals de experimenten die momenteel worden uitgevoerd bij de Large Hadron Collider (LHC) in Genève (Zwitserland). De verkregen experimentele resultaten dienen vervolgens te worden omgezet naar verbeterd inzicht in de natuurwetten op de kleinste lengteschalen, en de daaruit voortvloeiende consequenties voor ons heelal. De rol van Beenakker binnen het Instituut voor Hoge Energie Fysica (IHEF) aan de UvA zal liggen op dit grensvlak tussen theorie en experiment.

Beenakker is sinds 2001 verbonden aan de Radboud Universiteit Nijmegen, sinds 2011 als universitair hoofddocent. Hij is tevens mastercoördinator experimentele en theoretische hoge-energiefysica. Eerder was hij als KNAW-onderzoeker verbonden aan de Universiteit Leiden en was hij PPARC (Particle Physics and Astronomy Research Council) Advanced Research Fellow aan de Universiteit van Durham (Engeland). Beenakker is lid van het bestuur van de Landelijke Onderzoeksschool Theoretische Natuurkunde. Hij publiceerde artikelen in wetenschappelijke tijdschriften als Journal of High Energy Physics, Nuclear Physics, Physics Letters en Physical Review Letters.