Der Forschungsschwerpunkt von Heike Wehrheim liegt in der Entwicklung von formalen Methoden für die Validierung von Software. Dabei werden sowohl automatische Verfahren untersucht als auch Verfeinerungsbeweise und Beweiskalküle entwickelt. Ein Fokus liegt momentan in der Untersuchung von kooperativen Verfahren zur Verifikation und der Einbeziehung von schwachen Speichermodellen in die Analyse von parallelen Algorithmen.