Le professeur Khadraoui travaille sur la théorie de la statistique bayésienne, les processus stochastiques et leurs applications, y compris les méthodes de Monte Carlo, les équations différentielles stochastiques, les modèles probabilistes de grande dimension et les applications aux systèmes de particules en interaction. Il a également développé de nouveaux cadres mathématiques pour l'analyse des réseaux sociaux stochastiques. Son travail combine des outils provenant de plusieurs domaines, notamment l'inférence statistique, la probabilité appliquée et l'analyse stochastique.