Hege Kaarstein har jobbet på TIMSS-prosjektet siden 2009. Hennes forskningsinteresser er knyttet til det matematikkdidaktiske forskningsfeltet, med spesiell fokus på undervisningskunnskap i matematikk og på sammenhengen mellom denne og elevenes læringsutbytte. Kaarsteins publikasjoner har til nå diskutert hvordan matematikklærernes kunnskap defineres og operasjonaliseres. Hun veileder masterstudenter innen matematikkdidaktikk, har erfaring som lærer og var i en lang periode prosjektleder for nettstedet matematikk.org.