Jean-Loup Bertaux a travaillé dans la recherche au CNRS sur plusieurs sujets, l'atmosphère terrestre, les environnements cométaires, les atmosphères planétaires, le milieu interplanétaire, le vent solaire et les planètes extra-solaires, en utilisant à la fois des instruments au sol et embarqués, et a pris part au développement de certains. Il a été responsable scientifique de l'instrument SPICAM sur Mars Express, de SPICAV sur Venus Express, de SWAN sur SOHO. Il est impliqué dans MicroCarb , un satellite du CNES dédié dans le futur à la surveillance du CO2. Il a été l'instigateur de l'instrument GOMOS de l'ESA , qui a surveillé depuis l'espace l'ozone stratosphérique sur la plateforme ENvISAT de 2002 à 2012, par la méthode des occultation d'étoiles se couchant au limbe.