Τα κύρια ερευνητικά ενδιαφέροντα του Γιάννη Παπαευσταθίου είναι οι μεθοδολογίες σχεδιασμού και εφαρμογής για CPS με εξαιρετικά περιορισμένους πόρους καθώς και τα ετερογενή Υπολογιστικά Συστήμτα Υψηλής Απόδοσης (HPC). Πριν από την ένταξή του στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης ήταν Επίκουρος Καθηγητής, Αναπληρωτής Καθηγητής και Καθηγητής στη Σχολή ΗΜΜΥ του Πολυτεχνείου Κρήτης. Έχει δημοσιεύσει περισσότερες από 100 εργασίες σε διεθνή περιοδικά και συνέδρια υψηλού κύρους, και είναι μέλος της Επιτροπής Προγράμματος πολλών αναγωρισμένων διεθνών συνεδρίων. Συμμετέχει / έχει συμμετάσχει σε πολλά Ευρωπαϊκά Προγράμματα Ε&Α. Συνολικά υπήρξε κύριος ερευνητής σε περισσότερα από 15 ανταγωνιστικά χρηματοδοτούμενα ερευνητικά έργα στην Ευρώπη (σε περισσότερα από τα μισά από αυτά ήταν ο τεχνικός συντονιστής όλου του έργου), τα τελευταία 10 χρόνια, όπου το σωρευτικό μερίδιο του προϋπολογισμού που αντιστοιχεί στους φορείς μέσω των οποίων συμμετείχε στα έργα, ξεπερνά τα 9 εκατομμύρια ευρώ .