Inger Lilliehööks forskningsområde är veterinärmedicinsk klinisk kemi, där man analyserar prover av blod, kroppsvätskor eller vävnadsceller för att påvisa sjukdom eller följa sjukdomsförlopp hos djur. Inger Lilliehöök har arbetat mycket med att utvärdera och anpassa olika diagnostiska metoder till olika djurslag, och i vissa fall till enskilda hundraser. I syfte att öka kunskapen om hur klinisk kemiska blodprovssvar ska tolkas studerar hon hur olika ämnen i blod förändras över tid vid olika sjukdomar.