梁冬是一位深海生物学家，从事海洋生物学及海洋微生物学研究，如今成为国内顶尖的深海生物学家之一。她的研究方向涉及海洋微生物的生态学、生理学和行为学，其中重要的一方面是研究鱼类菌群对深海水域中物质循环和生态系统平衡的影响。
梁冬博士在印度洋和南海调查了一些最深的地方。在这个过程中，梁冬博士意识到，无论深海和陆地生物，都是由微生物驱动的。她希望对微生物相关的生态问题和分子机理的探究做出自己的贡献。现在，她的研究重点是珠江口流域中鱼菌共生群落的研究。
梁冬的研究成果多次发表在《自然》和《科学》等权威刊物上，成为国际上有重要影响力的研究成果。
在探索微小但重要的微生物世界方面，梁冬在全球同行中领先。她带领的课题组，还从事了合成生物学研究。尽管如此，梁冬依然看重基础的微生物学，认为只有对微生物的生物学、生态学和生理学深入研究，才能从根本上改善生态环境，解决生命科学领域的现实问题。