Наукові роботи Гіля Болотіна охоплюють широкий спектр питань у кардіохірургії, включно з порівняльним дослідженням ризику емболії та когнітивних порушень під час хірургічної та транскатетерної заміни аортального клапана, а також розробкою й оцінкою інноваційних пристроїв і методів, як-от ретрактор для мітрального клапана, та дослідженням поліпшення прохідності венозних шунтів після аорто-коронарного шунтування. Крім того, роботи Болотіна стосуються використання екстракорпоральної мембранної оксигенації (ЕКМО), оцінювання рівня цитокінів під час операцій, роботизованих процедур і терморегуляції для мінімізації пошкоджень міокарда.
З 2011 року виконує обов’язки голови Ізраїльського комітету з питань пацієнтів, які потребують хірургічного лікування.