Сфера научных интересов Э. Ф. Побегайло – актуальные проблемы уголовного права и криминологии. Он внес заметный вклад в разработку проблем уголовной политики, борьбы с насильственными преступлениями, научной обоснованности уголовного законотворчества. С его именем тесно связано развитие отечественной вайолентологии. В качестве члена рабочей группы он принимал активное участие в подготовке проекта Уголовного кодекса РФ.
Э. Ф. Побегайло – автор более 250 научных работ. Основными его трудами являются: «Умышленные убийства и борьба с ними» (Воронеж, 1965); «Криминологическая характеристика лиц, совершивших тяжкие насильственные преступления» (М., 1976); «Основные тенденции преступности в СССР: 1971–1976» (М., 1979); «Деятельность органов внутренних дел по борьбе с тяжкими насильственными преступлениями» (М., 1985); «Пути совершенствования деятельности органов внутренних дел по борьбе с тяжкими насильственными преступлениями» (М., 1986); «Необходимая оборона и задержание преступника в деятельности органов внутренних дел» (М., 1987); «Борьба с тяжкими насильственными преступлениями и роль органов внутренних дел в ее осуществлении» (М., 1988); «Тенденции современной преступности и совершенствование уголовно-правовой борьбы с нею» (М., 1990). Кроме того, Э. Ф. Побегайло принимал участие в подготовке ряда учебников по криминологии, уголовному праву и уголовному процессу в качестве соавтора.
В своих трудах он использовал метод конкретно-социологических исследований, обосновал новую концепцию уголовной политики в сфере борьбы с насильственной преступностью, разрабатывал проблемы уголовно-правового предупреждения насильственных преступлений.
Член экспертного совета ВАК по правовым наукам.
Награжден правительственными наградами.