Ses domaines de recherche sont l'histoire sociale et culturelle des sciences physiques, astronomiques et chimiques (XIXe et XXe siècle) ; les cultures matérielles et visuelles des sciences et des techniques, notamment l'histoire de la photographie et du film scientifiques et l'histoire des collections scientifiques ; les pratiques et enjeux politiques et culturels de la mise en scène des sciences[3].
Elle participe à plusieurs projets européens :
The Scientific Conference. A Social, Cultural and Political History coord. par Charlotte Bigg, avec Geert Somsen (université de Maastricht), Sven Widmalm (université d'Uppsala), et Jessica Rheinisch (Birkbeck College Londres). Projet du programme européen HERA Public Spaces : culture and integration in Europe (2019-2022).
Matières à penser : Les mises en scène des sciences et leurs enjeux. 19e-21e siècles coord. par Andrée Bergeron (Universcience, Centre Alexandre-Koyré), Charlotte Bigg et Jochen Hennig(Humboldt Universität Berlin). Programme financé par le Centre Interdisciplinaire d’Études et de Recherches sur l’Allemagne, l’université Franco-Allemande, le programme DIM IS2-ITde la région Ile-de-France, IFRIS et le LabEx SITES et la fondation des Treilles (2012-2019).
(en) Charlotte Bigg et Kurt Vanhoutte, Spectacular Astronomy. Special issue of Early Popular Visual Culture, vol. 15/2, , paru en français sous le titre L’astronomie spectaculaire : explorations historiques et expérimentales de l’expérience spatiale et visuelle des planétariums, XIXe – XXIe siècles.
(en) David Aubin, Charlotte Bigg et H. Otto Sibum, The Heavens on Earth : Observatories and Astronomy in the Nineteenth Century, Duke University Press, .
(de) C. Bigg et J. Hennig, Atombilder. Ikonografie des Atoms in Wissenschaft und Öffentlichkeit des 20. Jahrhunderts, Wallstein Verlag, .
Charlotte Bigg, « Les observatoires populaires », Pour la Science, no 354, (lire en ligne, consulté le )
Charlotte Bigg, « Joseph Norman Lockyer, astrophysicien, amateur, journaliste », Les Génies de la Science, no 29, (lire en ligne, consulté le ).
Andrée Bergeron et Charlotte Bigg, The spatial inscription of science : numéro spécial de la revue History of Science, (à paraître).