Le attività principali di Angelo Lupi sono state indirizzate nello studio delle proprietà ottiche dell'atmosfera, delle interazioni tra la radiazione ultravioletta, visibile e infrarossa con i componenti atmosferici; i suoi interessi di ricerca pertanto si sono rivolti:
a) all'impatto che gli aerosol, i gas in traccia e le nuvole esercitano sul bilancio delle radiazioni del sistema Terra-atmosfera, concentrandosi in particolare sulla valutazione degli effetti radiativi diretti prodotti dall'aerosol,
b) sulla valutazione del bilancio di radiazione nelle aree polari,
c) sul ruolo che hanno gli aerosol e le nubi in queste regioni particolarmente sensibili.
L'attività scientifica è stata divisa tra la ricerca sperimentale (principalmente fotometria solare, valutazioni del bilancio di radiazione in superficie, sia per il flusso solare sia per il flusso atmosferico/terrestre nell’infrarosso, e le proprietà ottiche e fisiche degli aerosol) e la modellizzazione utilizzando i codici di trasporto radiativi per la valutazione dei flussi radiativi nell'atmosfera.
Negli ultimi anni ha partecipato a molteplici campagne polari antartiche, acquisendo esperienza nella strumentazione e nell'analisi dei dati. È coautore di oltre 50 articoli su riviste internazionali. 

Scopus - Author ID: 7005284903    http://orcid.org/0000-0002-5009-9876