TS. Nguyễn Thị Xuân Sơn hiện là giảng viên Bộ môn Luật Quốc tế, Khoa Luật, ĐHQGHN. Chị nhận bằng Tiến sĩ năm 2014 với hướng nghiên cứu chính là Luật quốc tế, Luật Nhân quyền quốc tế, Luật Hình sự quốc tế, Luật Nhân đạo quốc tế, Luật Biển quốc tế, Luật Môi trường quốc tế.

TS. Nguyễn Thị Xuân Sơn đã tham gia biên soạn 06 giáo trình, sách tham khảo, đồng chủ biên 01 sách chuyên khảo; tham gia 08 đề tài nghiên cứu khoa học cấp Khoa, ĐHQGHN, Bộ KHCN và cấp Nhà nước, chủ trì 02 đề tài nghiên cứu khoa học cấp Khoa và cấp ĐHQGHN; tham dự và trình bày tham luận tại 5 Hội thảo khoa học trong nước và 03 Hội thảo khoa học quốc tế.

Ngoài ra, chị còn là thành viên tích cực tham gia các hoạt động tư vấn pháp lý, chuyên gia nghiên cứu, điều phối viên các dự án như: Dự án CIDA, Canada về quản lý tổng hợp đới bờ (năm 2014); Dự án Tiếp cận thông tin, Phòng chống buôn bán người, Trung tâm CDI và Qũy JIFF (năm 2010 và năm 2014); Dự án về Tòa án Hình sự quốc tế và Luật Hình sự quốc tế, Trung tâm LERES và Đại sứ quán Đức, Liên Minh Châu Âu (năm 2012 và năm 2014); Dự án về Quyền trẻ em trong lĩnh vực du lịch: nghiên cứu trường hợp Việt Nam và Myanmar, tổ chức SHAPE-SEA tài trợ (năm 2017).