Les travaux d'Hugo Martel portent sur l'origine et l'évolution des galaxies et l'interaction des galaxies avec leur milieu environnant. Il s'agit essentiellement de travaux théoriques basés sur des simulations numériques de haute performance. Ce programme de recherche comprend les éléments suivants: 1) l'historique de la formation stellaire et de l'enrichissement en métaux dans la galaxie, dus à l'évolution séculaire de celles-ci; on s'intéresse particulièrement aux conséquences de la présence d'une barre ou d'un noyau galactique actif ; 2) l'influence de l'environnement sur l'évolution des galaxies, incluant les phénomènes tels que l'accrétion du milieu intergalactique, les fusions mineures avec d'autres galaxies, les perturbations causées par les forces de marées, ainsi que la perte de gaz par pression de bélier dans les environnements denses ; 3) le dépôt d'énergie et de gaz riche en métaux dans le milieu intergalactique par les vents galactiques, la distribution spatiale de ces métaux, et l'effet rétroactif des vents galactiques, et leur influence sur la formation subséquente de galaxies.