Gian Luigi Sottocasa svolge ricerche presso il Dipartimento di Biochimica, Biofisica e Chimica delle Macromolecole della Facoltà di Medicina e Chirurgia dell'Università di Trieste. Da sempre si interessa alle funzioni delle membrane biologiche, ai processi di trasporto di soluti attraverso le membrane stesse e ai processi di conservazione dell'energia nei sistemi viventi. La sua ricerca più nota riguarda la possibilità di separare e studiare le due membrane mitocondriali. Inoltre ha isolato la bilitraslocasi, il trasportatore della bilirubina a livello della membrana cellulare epatica.