Birgit Feldtmanns forskning har udgangspunkt i strafferet (i bred forstand) og bevæger sig i ofte i spændingsfeltet mellem national regulering, folkeret og menneskerettigheder. I de senest år har hendes forskningsfokus primær været knyttet til retshåndhævelse til søs, særlig under DFF2-forskningsprojeketet ”Policing at Sea (PolSEA)”, som hun er leder for. Her arbejder hun bl.a. med spørgsmålet om, hvordan havretten, og i sær FN’s Havretskonvention, er tænkt og reelt set fungerer som ramme for retshåndhævelsesaktiviteter til søs, for eksempel i forbindelse med pirateribekæmpelse eller med flygtningekrisen i middelhavet. Hun arbejder også med den retlige ramme for krigsførelse til søs og indgår i en ekspertgruppe, som arbejde med en revidering af San Remo Manual on the International Law Applicable to Armed Conflicts at Sea.
Birgit Feldtmann beskæftiger sig derudover med en række andre juridiske emner, som ofte bevæger sig ud over det rent nationale perspektiv, for eksempel jurisdiktion eller børnene i straffesystemet i lyset af børnekonventionen. Hun er medforfatter til en grundbog om folkeret. Birgit Feldtmanns forskning indeholder ofte teoretiske elementer, samt elementer som relevant for en række relevante aktører. Derfor bliver hendes ekspertise også brugt af eksterne aktører, for eksempel deltager hun på vegne af Danmark i drøftelserne vedrørende somalisk pirateri under Contact Group on Piracy off the Coast of Somalia (CGPCS) og hun fungerer som technical exspert for DIGNITY – Dansk Institut mod Tortur.

Birgit Feldtmann er fagansvarlig for den strafferetlige undervisning på Juridisk Institut, Aalborg Universitet. Fagansvaret dækker undervisningen i strafferet & straffeproces på jurastudiet, erhvervsstrafferet på erhvervsjurastudiet, samt en række specialiseringsfag med strafferetligt indhold. Hun underviser bred i strafferetlige emner på forskellige fag på forskellige uddannelser (jura/erhvervsjura, på både BA- og kandidatniveauet), herunder på kriminologi, hvor hun i 2017 og 2019 blev valgt som året underviser. Hun underviser også nogle lektioner på faget folkeret og indgår i faget statsorganerne.