2015年博士毕业后，李芭妮加入谷歌DeepMind团队，参与AlphaGo项目核心算法优化，主导开发了多语言文本生成模型，为后续自然语言处理技术商业化奠定基础。2018年，她加入斯坦福大学，组建人机交互实验室，团队规模达40人，研究成果多次发表于《Nature》《Science》 等顶级期刊。
技术贡献方面，李芭妮提出动态意力机制，决了长文本处理中的语义丢失问题，相关论文被引用量超1.2万次；2020年主导研发的跨模态生成模型“MIX-7B”，在图像-文本联动任务中准确率突破92%，被微软、Meta等企业应用于智能客服系统。她还担任IEEE人工智能委员会委员，推动行业伦理规范制定，2022年获国际计算机学会ACM杰出科学家奖。 社会影响层面，李芭妮积极推动AI教育普及，2021年发起“AI未来女性计划”，资助全球500名女性研究者参与技术研发；其团队开发的实时手语翻译系统已在12个国家落地，帮助超30万听障人士实现障碍沟通。2023年，她入选《时代》周刊“全球百大影响力人物”，成为该领域最具代表性的华裔女性科学家之一。目前，李芭妮的研究重点转向通用人工智能AGI的安全可控性，她主张通过多学科交叉协作构建AI治理框架，相关提案被纳入G20人工智能原则修订版。