Talagrand se ha interesado por la probabilidad con una estructura mínima.
Ha obtenido una caracterización completa de los procesos gaussianos acotados en entornos muy generales, y también nuevos métodos para acotar procesos estocásticos.
Estas desigualdades muestran con gran generalidad que una cantidad aleatoria que depende de muchas variables independientes, sin depender demasiado de una de ellas, sólo tiene pequeñas fluctuaciones.
Estas desigualdades se han utilizado con éxito en muchas aplicaciones que involucran cantidades estocásticas, como por ejemplo en mecánica estadística (sistemas desordenados), informática teórica, matrices aleatorias y estadística (procesos empíricos).
Está casado con Wansoo Rhee, una profesora ahora jubilada de ciencias de la gestión en la Universidad Estatal de Ohio, a quien conoció en su primer viaje a Estados Unidos.