Ses intérêts de recherche se sont concentrés sur la gestion de la performance et le contrôle de gestion. Plus, spécifiquement, il s’est intéressé à la conception et l’utilisation des systèmes de gestion de la performance. Il a été un auteur important pour la théorie de la contingence appliqué à la comptabilité et au contrôle de gestion et a proposé un cadre conceptuel pour cette théorie, cadre qui inclut le concept de package de contrôle (control package) (Otley, 1980) pour décrire l’ensemble des mécanismes de contrôle utilisé par une organisation. Il a d’ailleurs tout au long de sa carrière proposé plusieurs cadres conceptuels portant sur les contrôles cybernétiques (Otley & Berry, 1980) et les systèmes de gestion de la performance (Otley, 1999), ou à caractère holistique (Ferreira & Otley, 2009 ; Tessier & Otley, 2012).