Matthias W. Beckmann arbeitet auf dem Gebiet der molekularen Medizin in der Frauenheilkunde. Zu seinen Forschungsschwerpunkten gehört die Erarbeitung von molekularen Erkenntnissen aus translationalen Forschungsansätzen. So erforscht er die genetische Prädisposition für Mamma-, Ovarial- und Endometriumkarzinomen sowie die genetische Prädisposition für schwangerschaftsassoziierte Erkrankungen und die molekulare Pathogenese der Endometriose. Weitere Hauptgebiete sind die Integration von minimal-invasiven Verfahren bei Karzinomoperationen und die Versorgungsforschung zur Integration von Leitlinien beziehungsweise Qualitätsindikatoren in zertifizierte Struktureinheiten.

Beckmann war Leiter in 42 klinischen Prüfungen bei multizentrischen Studien mit translationalen Forschungsansätzen. So war er u.a. an der europaweiten MINDACT-Studie über neue Therapieformen für Frauen mit Brustkrebs beteiligt. Bei der Studie wurde ein neuer Gentest eingesetzt, um das Rückfallrisiko der Patientinnen zu bestimmen. Bei bestimmten Tumortypen konnte so die Chemotherapie entfallen. Ein weiterer Forschungserfolg war die Wiederherstellung der Eierstockfunktion von Krebspatientinnen, die daraufhin trotz Krebstherapie wieder Kinder bekommen konnten.