Seine Forschung beschäftigt sich mit der molekularen Evolution von Genen, Genomen und genetischen Netzwerken. Er interessiert sich besonders für die Stabilität von komplexen genetischen Systemen und deren Fähigkeit, evolutionäre Innovationen hervorzubringen. Seine Forschung erstreckt sich über eine grosse Zahl von Organismen, von Bakterien bis zum Menschen.
Andreas Wagner studierte molekulare Genetik an der Universität Wien. Er diplomierte und promovierte am Institut für Biologie an der Yale Universität. Seine Postdoktorate absolvierte er am Wissenschaftskolleg zu Berlin sowie am Santa Fe Institut in New Mexico, wo er 1999 zum externen Fakultätsmitglied ernannt wurde. Andreas Wagner leitete als Assistenzprofessor an der Universität von New Mexico eine Forschungsgruppe und wurde dort 2002 zum ausserordentlichen Professor gewählt.