Prof. Kelly prowadzi istotną działalność badawczą obejmującą wszystkie aspekty bada nad zanieczyszczeniem powietrza, od toksykologii do metodologii badań. Prowadził studia nad przyziemną warstwą atmosferyczną w Londynie, w ramach których badał wpływ wprowadzenia Londyńskiej Strefy Płatnego Wjazdu i Strefy Niskiej Emisji. Jest byłym przewodniczącym Brytyjskiego Towarzystwa Badań Płuc i dostarczył wsparcia metodologicznego dla WHO w kwestii zanieczyszczenia powietrza. Przewodniczył COMEAP, brytyjskiemu Komitetowi Medycznych Skutków Zanieczyszczenia Powietrza na Wydziale Zdrowia i Opieki Społecznej przez ostatnie 9 lat oraz jest członkiem Amerykańskiej Komisji ds. Przeglądu Efektów Zdrowotnych.