Johanna Baehr interessiert sich für die großräumige Ozeanzirkulation und ihre Rolle im Klimasystem. Sie setzt numerische Modelle ein, um die Zeitskalen der Variabilität ozeanischer Größen zu untersuchen. In letzter Zeit hat sie sich auf die Vorhersage der Ozeanzirkulation auf saisonalen bis dekadischen Zeitskalen konzentriert. Darüber hinaus arbeitet sie an modellgestützten Studien zur Konzeption des Beobachtungssystems, das erforderlich ist, um Veränderungen in der Ozeanzirkulation und insbesondere der meridionalen Umwälzbewegung im Atlantik zu erkennen.