​En combinant observations et modélisations mathématiques, Philippe Ciais caractérise depuis plus de vingt ans les cycles biogéochimiques du dioxyde de carbone et du méthane, les deux principaux gaz à effet de serre émis par l'homme. L'article qu'il publie dans Science en 1995 permet de résoudre une controverse fondamentale sur les puits continentaux et océaniques de CO₂.

Recruté au LSCE, Philippe Ciais y effectue toute sa carrière scientifique, occupant le poste de directeur-adjoint du laboratoire entre 2006 et 2011. Fort de sa grande connaissance des cycles biogéochimiques, le climatologue coordonne la rédaction du chapitre dédié à cette thématique dans le 5e rapport du Giec publié en 2014. Philippe Ciais supervise actuellement l'infrastructure de recherche à grande échelle Icos, qui vise à quantifier les émissions de gaz à effet de serre et les puits de carbone à l'échelle du continent européen.

En 2016, le chercheur reçoit la médaille Copernicus en récompense de ses travaux pionniers sur les interactions entre cycle du carbone, écosystèmes terrestres et changement climatique.

Cette médaille distingue des chercheurs reconnus sur le plan national et international pour l'originalité, la qualité et l'importance de leurs travaux.