Lotte Bjerrums forskning koncentrerer sig om tarmflora og mikrobiel økologi i kyllingers tarmsystem, og om at karakterisere interaktioner mellem tarmfloraen og patogene eller zoonotiske bakterier hos kyllinger. Tarmfloraen og interaktionerne studeres i relation til infektioner, foder, vækstfremmere, alternativer til vækstfremmere, for eksempel særlige foderblandinger uden antibiotika. Tarmfloraen undersøges fortrinsvist med molekylærbiologiske teknikker, hvor man ser på bakteriernes DNA. Fordelen ved disse teknikker er, at man også finder bakterier, der er vanskelige at dyrke med traditionelle mikrobiologisk metoder. Det er teknikker som Terminal-Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP), Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE), fluorescens in situ hybridisering (FISH), Real-Time PCR samt kloning og sekventering af 16S rDNA. I flere projekter studeres også dynamikken ved infektioner i kyllinger med f.eks. salmonella eller campylobacter, hvor også forskellige alternativer til antibiotiske vækstfremmere testes.