赵慧敏教授的研究领域为人工智能技术及其在民航运维与优化、低空规划与服务等领域的应用。她主持参与国家及省部级课题20余项，在IEEE会刊、自动化学报等期刊发表高水平论文100余篇，出版专著2部，授权发明专利10余项。获得省“百千万人才工程”百人、省优秀创新人才、教育部优秀教师等称号，入选爱思唯尔“中国高被引学者”、全球前2%顶尖科学家等，近年来获“天津市自然科学奖二等奖”等奖项10余项，培养研究生50余人，学术兼职SCI期刊副主编等。她聚焦枢纽机场流量预测、态势推演、航班延误预测及恢复、机场关键资源调度、低空动态航路规划及航空器关键部件运维等领域的研究，为民航智慧运行与安全高效提供了坚实的理论支撑与关键技术，有力推动了行业从“经验驱动”向“智能驱动”的变革。

她深知教育的本质是薪火相传，更是知行互鉴的相互成就。她始终激励自己与学生秉承终身学习理念，并以“唤醒”为核心理念，注重激发学生内在动力，塑造独立人格与坚毅品性，受到学生好评。