La investigación del Dr. Villa se encuentra en la interfaz multifacética de la lingüística, la informática, las ciencias sociales, la ecología y la economía, concentrándose en enfoques de inteligencia artificial para ayudar a la toma de decisiones ambientales y la evaluación y valoración de los sistemas naturales. Durante una carrera de 30 años en EE. UU. y Europa, ha colaborado con muchas instituciones y gobiernos internacionales y ha sido autor o coautor de más de 170 publicaciones científicas, así como de varios paquetes importantes de software de código abierto. Ha recibido importantes becas de investigación de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., la Unión Europea, el NERC del Reino Unido, el PNUMA-WCMC y muchas otras instituciones, gobiernos y ONG, todos con el objetivo de contribuir a la ciencia de los sistemas naturales/humanos y de construir tecnologías efectivas para los responsables de la toma de decisiones que se encargan de “democratizar” la ciencia.