ศาสตราจารย์ ดร.วัฒนาลัย ปานบ้านเกร็ด ได้ทำงานวิจัยด้านพันธุวิศวกรรมมาแล้วเป็นเวลากว่า 25 ปี ถือว่าเป็นนักวิชาการในระยะบุกเบิกคนหนึ่งของประเทศไทยในสาขาดังกล่าว แม้แต่ในช่วงที่ศึกษาในระดับปริญญาเอก ก็เป็นนักศึกษาคนที่สองของมหาวิทยาลัยโอซาก้า ที่ศึกษางานด้านพันธุวิศวกรรมโดยได้โคลนยีนจากเชื้อที่แยกจากดิน โดยเฉพาะเป็นยีน xylanase ยีนแรกที่โคลนได้ในโลก ซึ่งในสมัยยี่สิบกว่าปีก่อนนั้นเป็นที่ตื่นเต้นมาก และได้จดสิทธิบัตรกับบริษัทในประเทศญี่ปุ่น เมื่อกลับมาทำงานใหม่ ๆ เป็นช่วงที่ประเทศชาติมีวิกฤติเศรษฐกิจครั้งแรก ทำให้ขาดแคลนงบประมาณและการวิจัยในสาขาพันธุวิศวกรรม และดำเนินงานได้ค่อนข้างล่าช้าเป็นอย่างมาก เนื่องจากต้องใช้เครื่องมือและสารเคมีต่าง ๆ หลายอย่างที่แตกต่างจากที่มีอยู่เดิม แต่ก็ไม่ได้ย่อท้อ ได้เริ่มศึกษาการโคลนยีนและการแสดงออกของยีนจากเชื้อ Bacillus อาทิ chitinase ยีนทีสร้าง crystal toxin ฆ่าหนอนแมลงศัตรูพืช ซึ่งการศึกษาวิจัยจะเน้นหนักไปทางด้านการควบคุม การแสดงออกของยีนและการทำงานของยีนทุกระดับของการควบคุม รวมทั้งการทำงานของโปรตีน และการสร้างยีนผสม (hybrid gene) เพื่อให้ยีนเปลี่ยนระยะการแสดงออกจากระยะเซลล์กำลังเจริญเติบโต ไปแสดงออกในระยะเซลล์สร้างสปอร์ เป็นต้น งานด้านการใช้เอนไซม์จากเชื้อที่แยกได้ที่สามารถเปลี่ยนน้ำตาลซูโครสไปเป็นน้ำตาลพาลาติโนส ซึ่งเป็นน้ำตาลที่ไม่ทำให้ฟันผุ ขณะนี้กำลังอยู่ในระหว่างการยื่นจดสิทธิบัตรของเชื้อและเอนไซม์ รวมทั้งยีนที่เกี่ยวข้องในประเทศญี่ปุ่น นอกจากนี้ยังได้พัฒนาชุด PCR Kit เพื่อตรวจหา Salmonella และตรวจหา Enterotoxin genes ใน Bacillus cereus ซึ่งสามารถใช้เป็นวิธีการตรวจการปนเปื้อนของเชื้อในอาหารได้รวดเร็วขึ้น

ศาสตราจารย์ ดร.วัฒนาลัย ปานบ้านเกร็ด มีผลงานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ จำนวน 47 เรื่อง เป็นบรรณาธิการจัดทำหนังสือคู่มือปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพ "เทคนิคทางอณูพันธุศาสตร์และพันธุวิศวกรรม" ซึ่งเป็นคู่มือปฏิบัติการที่ให้ข้อมูลเทคนิคต่าง ๆ ด้านพันธุวิศวกรรม อย่างละเอียดและได้รับความนิยมสูงมาก เป็นอาจารย์ที่เอาใจใส่ดูแลนักศึกษาในทุกด้าน ทั้งด้านวิชาการ การวิจัย ทัศนคติและความรู้ตัวในด้านต่างๆ เนื่องจากในทางส่วนตัวจะเป็นผู้สนใจในศาสตร์หลายสาขา เช่น ประวัติศาสตร์ การเมือง การเกษตร การทำอาหาร และความรู้ในเรื่องต่าง ๆ ลูกศิษย์ของอาจารย์ที่มาทำวิจัยด้วย จะถืออาจารย์เป็นเอนไซโคลปีเดียที่จะสามารถสอบถามได้ตลอดเวลา สำหรับเทคนิคทางด้านวิจัย จะมีเทคนิคเล็กๆ น้อยๆ ที่คิดค้นขึ้นเอง มาแนะนำนักศึกษาเพื่อช่วยให้งานวิจัยที่มีความละเอียดอ่อนของพันธุวิศวกรรมได้ผลดีตามต้องการ ช่วยทำให้งานวิจัยผ่านไปได้ดี ศาสตราจารย์ ดร.วัฒนาลัย มีลูกศิษย์ที่มาทำวิจัยโดยตรง ในระดับปริญญาตรีไม่ต่ำกว่า 50 คน ระดับปริญญาโทมากกว่า 30 คน และระดับปริญญาเอก 12 คน วิทยานิพนธ์ของนักศึกษาในระดับบัณฑิตศึกษาที่อยู่ในความดูแลของ ศาสตราจารย์ ดร. วัฒนาลัย สามารถคว้ารางวัลและการเชิดชูเกียรติมากกว่า 3 เรื่อง นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมโดยเป็นคณะกรรมการควบคุมและสอบวิทยานิพนธ์ ในระดับปริญญาโทและเอกทั้งในและนอกมหาวิทยาลัยมหิดลอีกจำนวนมาก จนกระทั่งได้รับรางวัลอาจารย์ตัวอย่าง จากสภาคณาจารย์ มหาวิทยาลัยมหิดล ในปี พ.ศ. 2548 และรางวัลอาจารย์ดีเด่นแห่งชาติ สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ของที่ประชุมสภาประธานอาจารย์มหาวิทยาลัยแห่งประเทศไทย ในปี พ.ศ. 2549