Roel Bennink richt zich in zijn onderzoek op de nucleaire gastro-enterologie: maagdarmmotiliteit, inflammatoire darmziekten en oncologie. Hij speelt een belangrijke rol bij de ontwikkeling van nieuwe innovatieve  toepassingen en technieken. Momenteel focust Bennink op regionale leverfunctiescintigrafie, onderzoek waarbij een radioactieve stof wordt ingespoten die selectief wordt opgenomen door de levercellen en waarbij de toekomstige restleverfunctie wordt bepaald bij patiënten die een grote leveroperatie moeten ondergaan.

Als hoogleraar gaat Bennink zich richten op de opleiding radiologie, in het bijzonder de integratie van radiologie en nucleaire geneeskunde. Hierbij gaan radiologen en nucleair geneeskundigen (toekomstig nucleair radiologen) naast delen van elkaars vakgebied uitoefenen elkaar ook versterken, hetgeen als moleculaire radiologie tot uiting gaat komen. Ook zal hij een rol spelen in het moderniseren van het onderwijs in nucleaire geneeskunde en moleculaire radiologie aan studenten Geneeskunde en de positionering en integratie van beeldvorming in het algemeen in de opleiding tot arts.

Bennink is sinds 1998 werkzaam als nucleair geneeskundige bij het AMC. Daarnaast is hij sinds 2011 opleider nucleaire geneeskunde en sinds 2015 plaatsvervangend opleider radiologie. Sinds 2017 is hij voorzitter van het Concilium Radiologicum, het gezamenlijk concilium van de Nederlandse Vereniging voor Nucleaire Geneeskunde (NVNG) en de Nederlandse Vereniging voor Radiologie (NVvR). Bennink zit in de adviesraad van het expertisecentrum Gastro-Intestinaal Oncologisch Centrum Amsterdam (GIOCA) van het AMC. Hij is vicevoorzitter van de NVNG en national delegate bij de European Association of Nuclear Medicine (EANM) en de European Union of Medical Specialists (UEMS).