Nils Falls forskning rör i huvudsak produktionssjukdomar hos mjölkkor, inklusive bland annat sensorbaserad övervakning, djurvälfärd och antibiotikaanvändning. I sina epidemiologiska studier utnyttjar han stora befintliga databaser från lantbruket, med t.ex. sjukdoms- och mjölkningsdata, men även data från storskaliga fältstudier som gjorts med andra syften. Han undersöker också hur vi kan identifiera och förutspå sjukdom och djurvälfärd hos mjölkkor med hjälp av data från alla sensorer i dagens djurhållning. Ett nytt intresse är hur AI och maskininlärning kan bana väg för datorstödda beslut i livsmedelsproduktionen.