Gilles Christol travaille en analyse p-adique. Il est notamment l'auteur d'une caractérisation algébrique des suites automatiques. Il a contribué au développement de la théorie des équations différentielles p-adiques, à la suite de Robba et aussi en collaboration avec Zoghman Mebkhout. Il a contribué au développement d'algorithmes efficaces sur les séries algébriques en les transformant en problèmes sur les suites automatiques. Ces travaux ont ouvert une nouvelle technique pour l'étude des nombres transcendants.
Gilles Christol et Philippe Robba, Equations differentielles p-adiques : Application aux sommes exponentielles, Paris, Hermann, coll. « Actualités Mathématiques », , xii+236 (ISBN2-7056-6231-6, MR1411447, zbMATHan:0868.12006).
Gilles Christol, Modules différentiels et équations différentielles p-adiques, Kingston, Ontario, Queen´s University, coll. « Queen's Papers in Pure and Applied Mathematics » (no 66), , vi+218 (MR772749, zbMATHan:0589.12020).
Gilles Christol, « P-adic numbers and ultrametricity », dans Waldschmidt, Luck, Moussa, Itzykson (éditeurs), From Number Theory to Physics, Les Houches 1989, Springer Verlag, , xiii+690 (ISBN978-3-540-53342-9, DOI10.1007/978-3-662-02838-4), p. 440-475.
Alin Bostan, Gilles Christol et Philippe Dumas, « Fast Computation of the Nth Term of an Algebraic Series over a Finite Prime Field », Proceeding ISSAC '16 (ACM International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation), , p. 119-126 (DOI10.1145/2930889.2930904, arXiv1602.00545)
Roshdi Rashed, Christian Houzel et Gilles Christol (introduction et commentaires) (trad. du latin par Paul Tannery), Œuvres de Pierre Fermat : I : La théorie des nombres, Paris, Librairie scientifique et technique A. Blanchard, , x+502 (ISBN2-85367-209-3, SUDOC045170428).
Livres d'enseignement. Gilles Christol est auteur et coauteur de plusieurs livres d'enseignement de niveau maîtrise, notamment
D. B. Parent[4] (préf. Charles Pisot), Exercices de théorie des nombres, Paris, Gauthier-Villars, 1978 (réimpression 1999), 307 p. (ISBN978-2-87647-139-9, SUDOC000226394).
Gilles Christol, Anne Cot et Charles-Michel Marle, Topologie, Paris, Ellipses, , vii+184 (ISBN2-7298-5671-4).
Gilles Christol, Anne Cot et Charles-Michel Marle, Calcul différentiel, Paris, Ellipses, , vii+216 (ISBN2-7298-6751-1).