Der Schwerpunkt von Nahrstedts Forschung sind Echtzeit-Multimedia-Anwendungen in Netzwerken. Sie führte das „QoS Broker“-Konzept für Multimedia-Systeme ein. Das Konzept verbessert die Qualität von Multimediaübertragungen. Außerdem forscht sie am „Internet der Zukunft“ und zu hochwertigen Videokonferenzsystemen. Nahrstedt ist seit 2013 Mitglied der Leopoldina in der Sektion Informationswissenschaften.
Der Robert-Piloty-Preis wird von der TU Darmstadt seit 2016 für herausragende Leistungen sowie außergewöhnliche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf den Gebieten der Informatik, der Elektrotechnik und Informationstechnik sowie der Angewandten Mathematik vergeben. Der Preis wird in der Regel zweijährlich vergeben. Er ist mit insgesamt 10.000 € dotiert.
Klara Nahrstedt teilt sich den Preis mit dem Leopoldina-Mitglied Wolfgang Dahmen, internationaler Forschungsdirektor am Interdisciplinary Mathematics Institute der University of South Carolina (USA). 2016 wurde das Leopoldina-Mitglied Gerhard Weikum bereits mit dem Robert-Piloty-Preis ausgezeichnet.