Badania Wczesne badania Rothwell opisały mechanizmy regulacji bilansu energetycznego, otyłości i wyniszczenia. W 1984 roku została nagrodzona Royal Society Research Fellowship i w 1987 roku przeniosła się do Manchesteru. Otrzymała liczne granty z BBSRC. W 1994 roku została profesorem fizjologii, a w 1998 roku profesorem badań Medical Research Council. Jej obecne badania skupiają się na roli zapalenia w chorobach mózgu i ustaliły rolę cytokiny interleukiny 1 (IL-1) w różnych formach urazu mózgu. Jej badania rozpoczęły wyjaśnienie mechanizmów regulacji produkcji i działania IL-1. Jej zespół przeprowadzili pierwsze próby kliniczne zastosowania inhibitora IL-1 po wylewach.
Kariera Od października 2004 roku Rothwell była wiceprezydentem ds. naukowych Uniwersytetu w Manchesterze. W 2010 roku nadzorowała grupę badawczą złożoną z ok. 20 naukowców, z dużym zewnętrznym finansowaniem, kiedy ogłoszono, że od 1 lipca 2010 roku zostanie następczynią Alana Gilberta na stanowisku prezydenta i wicerektora University of Manchester. Jest opiekunem Cancer Research UK, kampanii na rzecz postępu medycznego, członkiem Rady BBSRC (Biotechnology and Biological Sciences Research Council), przewodniczącą Research Defence Society i komitetu strategii zaangażowania przy Wellcome Trust oraz dyrektorem firmy АstroZeneca.