Bác sĩ Nguyễn Thị Hoàn đã có hơn 35 năm kinh nghiệm và là bác sĩ đầu ngành chuyên khoa nội tiết nhi tại Việt Nam, tư vấn các bệnh lý bẩm sinh di truyền và chẩn đoán trước sinh. Bác sĩ Hoàn cũng là một trong những người đầu tiên của Việt Nam làm về chương trình sàng lọc sơ sinh bệnh suy giáp bẩm sinh và thiếu G6PD và đã được Tổng cục Dân số - Bộ Y tế đưa vào chương trình trọng điểm quốc gia và đang triển khai trên 51/63 tỉnh thành trong toàn quốc. Bên cạnh đó, bác sĩ Hoàn cũng là một trong những người đầu tiên làm về sàng lọc nguy cơ cao bệnh rối loạn chuyển hóa bẩm sinh ở Việt nam - Đề án hợp tác giữa Học viện Shimanne- Nhật bản với Bệnh viện Nhi trung ương, và tiếp tục hợp tác đến năm 2020.

Bác sĩ Nguyễn Thị Hoàn đã có trên 130 công trình nghiên cứu được đăng trên: Tạp chí nhi khoa Việt nam; Tạp chí Y học, các tạp chí nội tiết, Quân y ..Trong đó có 13 báo cáo đăng toàn văn trên tạp chí nước ngoài như “Gene”; ”Human Mutation”; ”Diabetes care”; ”Molecular genetic and metabolism”; ”Journal of Inherited metabolic disease”. Ngoài ra, bác sĩ Hoàn cũng đã có báo cáo khoa học trình bày tại nhiều Hội nghị quốc tế được tổ chức tại Nhật bản,Trung quốc, Singapore, Indonesia, Thai lan, Philippine, Hàn quốc, Mông Cổ, Lào.