Van Wezel is een theoretisch natuurkundige wiens onderzoek zich richt op een beter begrip van quantumverschijnselen. Zijn wetenschappelijke bijdragen bestrijken een breed spectrum aan onderwerpen, variërend van fundamentele begrippen in de quantuminformatie en topologie tot het microscopisch modelleren van gecorreleerde materie. Hij werkt vaak in directe samenwerking met experimentatoren.

Na zijn promotie aan de Universiteit Leiden in 2007 bekleedde van Wezel van 2007 tot 2010 een postdoctorale positie in Cambridge, gevolgd door een Aneesur Rahman Fellowship bij het Argonne National Laboratory van 2010 tot 2012. Van 2012 tot 2014 was hij docent aan de Universiteit van Bristol, waarna hij in 2014 bij de Universiteit van Amsterdam in dienst kwam, aanvankelijk op basis van een Vidi-beurs als universitair docent, en sinds 2016 als universitair hoofddocent.

In de loop van zijn carrière heeft Van Wezel sterke onderzoeksposities opgebouwd in de theorie van de fysica van dichtheidsgolven in quantummaterie, evenals in het vakgebied van topologische materialen, toegepast op zowel elektronische als mechanische systemen. Recent ligt zijn focus op de rol van singuliere limieten in de fysica, waarbij hij zowel systemen in quantummaterialen onderzoekt waarvan de fysica analoog is aan die van zwarte gaten, als de fundamentele limieten van de quantumdynamica, beide mogelijk waarneembaar in experimenten met kleine quantumapparaten.

Naast zijn rol als onderzoeker draagt ​​Van Wezel actief bij aan het algemeen belang van de natuurkundegemeenschap, zowel binnen het UvA-Institute of Physics als op nationaal niveau. Hij is voorzitter van de onderwijsraad van de Dutch Research School of Theoretical Physics, was lid van de NWO-adviesraad voor Nano, Quantum and Materials Physics en is penningmeester van de SciPost Foundation, een non-profitorganisatie die de interactieve online portal SciPost.org voor open-accesspublicatie beheert. Hij behaalde in 2021 zijn Senior-Kwalificatie Onderwijs en is een actief en begeesterd docent. Naast het feit dat hij zelf veel colleges geeft, initieerde hij ook de brede herziening van het masterprogramma Physics and Astronomy die momenteel gaande is. Van Wezel zal in zijn nieuwe rol als hoogleraar in Condensed Matter Theory op al deze activiteiten voortbouwen.