黄超博士的研究方向是系统与控制，研究兴趣包括系统辨识、非线性与自适应控制、多智能体系统等。作为第一作者发表多篇SCI论文，其中包括 6 篇发表在控制领域权威期刊 IEEE Transactions on Automatic Control和Automatica的论文。
在系统辨识领域，创立了基于不变子空间(invariant subspace)的系统辨识理论与方法。
在非线性与自适应控制领域，进一步发展了博士生导师叶旭东教授所提出的基于逻辑切换的自适应控制方法。
在多智能体系统领域，提出了协同输出调节问题的基于H_infinity范数的稳定性判据，以及提出了解决f-一致性(f-consensus)问题的框架性方法。