Sten E. Anderssons forskning rörde grundläggande samband mellan fasta ämnens syntes, reaktivitet och struktur, som studerades med högupplösande elektronmikroskopi och röntgendiffraktion. Han utvecklade generella, geometriska metoder för beskrivning av fasta fasers struktur och undersökte bland annat oxider och zeoliter med tekniska tillämpningar för katalys och gasadsorption.