천상모 교수는 한양대학교 물리학과에서 응집물질 이론 연구실을 이끌고 있다. 응집물질물리학은 고체 또는 액체처럼 수많은 입자가 모여 이루어진 응집된 물질의 물리적 특성을 연구하는 분야이다. 비록 응집 물질을 구성하는 각각의 원자나 전자가 따르는 자연 법칙은 단순하지만, 많은 입자가 모여 이룬 응집 물질은 매우 흥미로운 특성을 보여준다. 예를 들어, 도체, 부도체, 반도체, 초전도체, 초유체, 자성체, 위상부도체, 위상초전도체는 원자와 전자들의 집단적인 거동을 통해서 발현되는 응집 물질의 매우 흥미로운 현상이라고 할 수 있다. 특히 위상초전도체에 존재하는 마요라나 페르미온을 이용하면 위상 양자 연산이 가능할 것으로 기대되어 이를 연구하고 있다. 그밖에도 전자기학, 통계역학, 양자역학, 양자장론, 다체계 이론, 수치해석 방법을 이용하여 새로운 응집물질현상을 탐색하고, 응집물질현상의 깊이 있는 해석과 응용을 연구한다.