Sus líneas de investigación consolidadas versan sobre autonomías territoriales (forma de Estado, Comunidades Autónomas y autonomía local), jurisdicción constitucional (especialmente, conflictos constitucionales), derechos y estatuto de los representantes, y, en los últimos años, Convenio Europeo de Derechos Humanos. Ha coordinado  como investigador principal tres I+D del Ministerio de Educación y Ciencia con fondos europeos relacionados con la interpretación de dicho Convenio y la doctrina del Tribunal Europeo, el último de ellos, sobre el diálogo con la análoga Convención Americana.

Entre sus libros: Contribución al estudio de la forma territorial del Estado español (1985), El conflicto entre órganos constitucionales (1987), Los conflictos de competencias entre el Estado y las Comunidades Autónomas (1993), Cargos públicos representativos. Un estudio del art. 23.2 CE (1999), Derecho Público de Castilla y León (1999, coordinador), Legislación constitucional básica (2ª ed. 2000, coordinador), La Europa de los derechos: el Convenio Europeo de Derechos humanos (2ª ed. 2006, coordinador con P. Santolaya), Integración europea a través de derechos fundamentales: de un sistema binario a otro integrado (2009, coordinador con P. A. Fernández), La experiencia de veinticinco años de jurisdicción constitucional en España (2009), Treinta años de Constitución española (2010, coordinador con E. Albertí), El margen de apreciación nacional en la interpretación del Convenio Europeo de Derechos Humanos (2010).