Paulo Lourenço é membro colaborador do Centro de Tecnologia e Sistemas – UNINOVA, um centro de investigação da NOVA School of Sciences and Technology, e colabora com o Instituto Superior de Engenharia de Lisboa como membro do Grupo de Investigação Aplicada em Microeletrónica, Optoeletrónica e Sensores, e como Professor Adjunto Convidado, lecionando nas unidades curriculares de Eletrónica (LEIC/LEIRT) e Física Aplicada à Eletrónica (LEETC).

Tem vários artigos científicos publicados tanto em conferências como revistas internacionais na área de especialidade. Desenvolve investigação nas áreas da propagação eletromagnética em meios dielétricos, metamateriais, propagação modal, e o fenómeno da ressonância por plasmão de superfície e suas aplicações.