曹焕生博士的研究方向主要包括：有害藻华 (HAB)、微生物学以及分子系统生物学。HAB研究旨在找到引起藻华形成的功能基因库以及通过多组学融合形成的功能库与富营养条件之间的相互作用。微生物学旨在了解水生和土壤环境中的微生物基因组中不同微生物分类群的相互作用及其背后的基因功能机制。他目前重点研究蓝藻水华的微生物基因组和人类肠道微生物基因组（如：肠道微生物基因组移植、癌症微生物基因组）。在分子系统生物学方面，他主要研究结构分解与代谢网络以及多组学数据的整合研究，这一研究将揭示一个体系中的细胞生命如何运转，并为分析多组学数据提供必要的计算工具。他写了40余篇研究论文、专书论文、以及述评，其中一些作品发表于顶级期刊《生物信息学简报》。他研发的常用蓝藻水华生态心理学中的一个数据 (http://47.92.225.177/CGDatabase)被用于水华研究。
曹焕生博士获得烟台大学生物化学硕士学位、福德姆大学细胞与分子生物学博士。在加入昆山杜克大学之前，他先后在北伊利诺伊大学完成和乔治亚大学分别完成生物信息学培训和计算系统生物学培训，随后在亚利桑那州立大学担任助理研究教授。