Actuellement, Jean-François Lestrade étudie les ceintures de planétésimaux primitifs gravitant dans la périphérie des systèmes exoplanétaires. Ces planétésimaux sont les restes fossilisés - les débris - de la formation des planètes autour de l'étoile associée. Dans notre système solaire, il s'agit de la ceinture d'Edgeworth-Kuiper constituée principalement du réservoir de comètes situées au-delà de l'orbite de Neptune.

Jean-François Lestrade se concentre particulièrement sur les ceintures de débris autour des naines rouges (étoiles de faible masse de type spectral M) qui constituent la grande majorité des étoiles de notre Galaxie. Il participe à des programmes d'observations dans l'infrarouge lointain et dans le domaine des longueurs millimétriques pour la recherche et l'étude de ces ceintures, notamment avec le satellite HERSCHEL (ESA/NASA) dans le cadre du Key Project DEBRIS, ainsi qu'avec les radiotélescopes de l'IRAM (Institut de RadioAstronomie Millimétrique) installés au Plateau de Bure (Alpes) et à Pico Veleta (Andalousie), et avec le réseau interférométrique ALMA dans le désert d'Atacama (Chili). Il participe au développement de la nouvelle caméra dual band NIKA2 au radiotélescope de 30 mètres de l'IRAM.

Par sérendipité, lors de ses observations avec la caméra MAMBO au radiotélescope de 30 mètres de l'IRAM en 2010, Jean-François Lestrade a découvert l'une des toutes premières galaxies à grand redshift, MM18423+5938, qui est une très jeune galaxie obscurcie par l'énorme quantité de poussière produite par sa forte formation d'étoiles. Précisément, elle a un redshift de 3.93 et est donc âgée de seulement 1.4 milliard d'années (1/10 de l'âge de l'Univers). Il a ensuite montré avec ses collaborateurs au moyen d'observations du Very Large Array (EVLA) aux Etats-Unis que cette galaxie est gravitationnellement amplifiée et forme un anneau d'Einstein.

De 1981 à 1996, Jean-François Lestrade a participé au projet HIPPARCOS de l'ESA comme responsable au Jet Propulsion Laboratory du raccordement du système de coordonnées d'Hipparcos au repère fondamental extragalactique au moyen d'observations VLBI (Very Long Baseline Interferometry) d'étoiles émettant aux longueurs d'ondes radio. En 1985, il a été le promoteur du programme de chronométrage des pulsars millisecondes au radiotélescope de l'Observatoire de Paris à Nancay et l'a dirigé jusqu'en 1999.