Het onderzoeksprogramma van Lydia Krabbendam gaat over de wisselwerking tussen sociale omgeving en de ontwikkeling van sociale cognitie. Zij onderzoekt onder andere hoe culturele oriëntatie de ontwikkeling van sociale cognitie en de onderliggende hersenmechanismen beïnvloedt.
In een longitudinaal onderzoek brengt zij de sociaal-cognitieve ontwikkeling van een grote groep adolescenten in kaart met hersenscans, en cognitieve taken, en meet ze de sociale netwerken waar de adolescenten deel van uit maken. Haar onderzoeksprogramma is onder andere tot stand gekomen door een Vici-beurs en een Consolidator Grant van de European Research Council (2014). In het samenwerkingsverband NeuroLabNL dat een startsubsidie in het kader van de nationale Wetenschapsagenda heeft ontvangen doet zij onderzoek naar optimale condities voor leren. Daarnaast is zij lid van de onderzoeksinstituten iBBA en LEARN.