Après avoir soutenu sa thèse de doctorat dans le domaine de la chimie bioorganique en 2005, Séverine Denoyelle a rejoint la Faculté de Pharmacie de Montpellier en tant que post-doctorante. Dans le cadre du projet européen « Antimal », ses travaux de recherche ont porté sur le développement de nouveaux médicaments oraux pour le traitement du paludisme. De 2007 à 2009, Séverine a réalisé un stage postdoctoral de deux ans à la faculté de médecine d’Harvard, Boston, MA, durant lequel elle s'est focalisée sur la conception et la synthèse de petites molécules, notamment des diarylurées et des oxindoles, pour la thérapie contre le cancer. En 2009, Séverine est devenue Maître de Conférences en chimie thérapeutique à la Faculté de Pharmacie de Montpellier où elle a rejoint l'Institut des Biomolécules Max Mousseron (IBMM). Son principal projet de recherche porte sur le développement de ligands ciblant le récepteur de la ghréline (GHSR), un RCPG qui intervient notamment dans la sécrétion de l'hormone de croissance, la prise alimentaire et le système de récompense. En raison de son implication possible dans plusieurs troubles physiologiques tels que l'obésité et les addictions aux drogues et à l'alcool, le GHSR représente une cible majeure pour le développement de petites molécules d’intérêt thérapeutique. Séverine s’intéresse également au développement de nouvelles méthodologies pour accéder à des plateformes hétérocycliques tels que les [1,2,4]triazoles, les diazépinones et les triazolo-cétopipérazines afin de trouver de nouveaux composés potentiels pour des applications thérapeutiques. En juin 2021, Séverine Denoyelle a obtenu son habilitation à diriger des recherches (HDR).