Bill S. Hansson arbeitet auf dem Gebiet der evolutionären Neuroethologie, die untersucht, wie neurobiologische Prozesse das Verhalten beeinflussen. Er forscht zur Evolution olfaktorischer Funktionen anhand vollständiger neuroethologischer Ereignisketten, beginnend bei Molekülen, Genen und Neuronen bis hin zu Reaktionen im gesamten Organismus. Mit seinem Team widmet er sich der Frage, welchen Einfluss der Lebensraum und das Nahrungsangebot auf den Geruchssinn von Gliederfüßern haben. Dafür untersuchen sie miteinander verwandte Arten von Fruchtfliegen. Zentral dabei ist das Verständnis, wie Düfte in das Gehirn der Insekten gelangen und wie Gerüche ihr Verhalten beeinflussen.
Seit 2006 ist Hansson am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena tätig und leitet dort die Abteilung Evolutionäre Neuroethologie, von 2011 bis 2014 war er zudem geschäftsführender Direktor. Seit 2010 ist der Wissenschaftler Honorarprofessor an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Von 2014 bis 2020 war Hansson Vizepräsident der Max-Planck-Gesellschaft. In diesem Amt engagierte er sich unter anderem für die Internationalisierung der Wissenschaftsorganisation und die Gleichstellung von Frauen in der Wissenschaft. Hansson ist Mitglied mehrerer Wissenschaftsakademien, darunter die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften und die African Academy of Sciences. Seit 2017 ist er Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina in der Sektion Organismische und Evolutionäre Biologie.
Verliehen wurde Hansson das Verdienstkreuz 1. Klasse des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschland am 18. Mai 2021. Die Auszeichnung gehört zu den Verdienstorden der Bundesrepublik Deutschland, sie ist die höchste Anerkennung des Bundes für Verdienste um das Gemeinwohl. Mit den Ordensverleihungen lenkt der Bundespräsident die öffentliche Aufmerksamkeit auf hervorragende Leistungen, denen er für das Gemeinwesen besondere Bedeutung beimisst.