Kaarel Sikk on multidistsiplinaarne uurija, kes töötab arheoloogilise ja ajaloolise materjaliga kombinatsioonis keskkonnaandmetega erinevate teoreetiliste raamistike põhjal. Tema huvide hulka kuuluvad pikaajaliste protsesside formaalne modelleerimine, komplekssüsteemid, inimese ja keskkonna vahelised suhted, kvantitatiivne geograafia, asustussüsteemid, digitaalsete humanitaarteaduste epistemoloogia ja arheoloogiline andmeteadus.