Marlou Overheul is sinds 2020 als promovenda verbonden aan het Molengraaff Instituut voor Privaatrecht, het Utrecht Centre for Accountability and Liability Law (UCALL) en Empirical Research into Institutions for Conflict Resolution (ERI). Haar onderzoek gaat over de (ervaren) rechtvaardigheid van compensatieregelingen voor beroepsziekten als alternatief voor het aansprakelijkheidsrecht. De afhandeling van beroepsziekten is tijdrovend, duur en geestelijk belastend voor benadeelden. Als reactie hierop worden door de Nederlandse overheid ad hoc no-fault compensatieregelingen in het leven geroepen, bijvoorbeeld voor schade door chroom-6. Het idee van deze regelingen is dat benadeelden een gestandaardiseerde tegemoetkoming krijgen. In ruil hiervoor doorlopen zij een kortere procedure, zonder dat zij tegen de gebruikelijke hordes van het vaststellen van het causaal verband aanlopen.

Voor haar onderzoek hield Marlou 60 diepte-interviews met benadeelden die op basis van zo'n regeling een tegemoetkoming hebben gekregen. Dit combineerde zij met een vragenlijstonderzoek. Daarnaast onderzoekt zij in hoeverre de regelingen rechtvaardig zijn vanuit een juridisch, dogmatisch perspectief.

Naast haar promotieonderzoek houdt Marlou zich bezig met smartengeld, in het bijzonder met de vergoeding van angst-, shock- en affectieschade. Ook is zij betrokken bij onderzoek over politiek gevoelige zaken en vertrouwen in de rechter.