Các nghiên cứu toán học của bà xoay quanh một lớp các groupoid: các Gr-phạm trù ngặt, là một khái niệm tổng quát cho các nghiên cứu hiện đại về các 2-nhóm.[17][18]

Bà đã công bố các bài báo, nghiên cứu khoa học sau đây:

1. Hoàng Xuân Sính. Catégories de Picard restreintes. (French) [Restricted Picard categories] Acta Math. Vietnam. 7 (1982), no. 1, p. 117–122. (Phạm trù Picard thu hẹp).
2. Hoàng Xuân Sính. Gr-catégories strictes. (French) Acta Math. Vietnam. 3 (1978), no. 2, p. 47–59. (Gr-phạm trù ngặt).