Randall es una de las físicas contemporáneas más influyentes en el estudio de la física de partículas y la cosmología, especialmente conocida por sus investigaciones sobre dimensiones extra del espacio y modelos que intentan ampliar el modelo estándar de la física.
Su primer libro de divulgación fue Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions, publicado en 2005. En esta obra la autora explica de manera accesible algunos de los conceptos más complejos de la física moderna, como la posibilidad de que el universo tenga dimensiones espaciales adicionales que no podemos percibir directamente. A lo largo del libro describe cómo los físicos desarrollan teorías para explicar la estructura fundamental del universo y cómo los experimentos pueden poner a prueba esas ideas.
En 2011 publicó Knocking on Heaven’s Door: How Physics and Scientific Thinking Illuminate the Universe and the Modern World. En este libro Randall profundiza en la forma en que la física investiga las leyes más básicas de la naturaleza y reflexiona sobre el papel del pensamiento científico en la sociedad. La obra también aborda cuestiones relacionadas con la investigación experimental, los grandes aceleradores de partículas y el modo en que la ciencia progresa a través de la colaboración internacional.
Después apareció Higgs Discovery: The Power of Empty Space, una obra centrada en el descubrimiento del bosón de Higgs y en la importancia del vacío cuántico para comprender por qué las partículas poseen masa. El libro explica el significado de este descubrimiento para la física contemporánea y su relación con el desarrollo del modelo estándar.
En 2015 Randall publicó Dark Matter and the Dinosaurs: The Astounding Interconnectedness of the Universe. En este trabajo propone una hipótesis que relaciona la materia oscura con ciclos de impactos de cometas en la Tierra, sugiriendo que estos podrían haber influido en eventos de extinción masiva como el que acabó con los dinosaurios.
Además de estos libros, Randall ha publicado numerosos artículos científicos en revistas especializadas sobre física de partículas, cosmología y teorías de dimensiones extra, contribuyendo de forma significativa al desarrollo de la física teórica contemporánea.
