Cộng tác với Erdős vào những năm 1970 Lovász đã phát triển các phương pháp bổ sung cho các kỹ thuật lý thuyết đồ thị xác suất của Erdős.[3] Điều này bao gồm bổ đề cục bộ Lovász, đã trở thành một kỹ thuật tiêu chuẩn để chứng minh định lý tồn tại của đồ thị hiếm.[3] Cũng trong lý thuyết đồ thị, Lovász đã chứng minh giả thuyết của Kneser và giúp hình thành giả thuyết Erdős – Faber – Lovász.[3]

Cùng với Arjen Lenstra và Hendrik Lenstra vào năm 1982 Lovász đã phát triển thuật toán LLL để tính gần đúng các điểm trong lưới và giảm lưới cơ sở của chúng.[3][14] Thuật toán LLL được Gil Kalai mô tả là "một trong những thuật toán cơ bản" và đã được sử dụng trong một số ứng dụng thực tế, bao gồm thuật toán phân tích đa thức và mật mã.[3]