Obszar działalności naukowej Marka Grada to sejsmologia, zwłaszcza sejsmologia strukturalna. Zajmował się badaniami skorupy ziemskiej oraz górnego płaszcza Ziemi korzystając z metod sejsmologii eksplozyjnej (głównie tzw. głębokie sondowania sejsmiczne). Uczestniczył w badaniach między innymi w Polsce, Finlandii, na Spitsbergenie oraz Antarktyce Zachodniej. Był twórcą cyfrowej mapy nieciągłości Moho dla Płyty Europejskiej opracowanej wspólnie z Timo Tiirą z Uniwersytetu w Helsinkach na podstawie danych pochodzących od zespołów badawczych z Europy i Ameryki Północnej. Była to pierwsza mapa, pokazująca głębokość nieciągłości Moho dla całej Europy. Spotkała się ona z dużym zainteresowaniem europejskich i amerykańskich środowisk naukowych. Pełnił funkcję koordynatora takich eksperymentów fizycznych jak POLONAISE’97, CELEBRATION 2000, ALP 2002, SUDETES 2003,TOR, PASSEQ 2006-2008 oraz 13 BB-STAR. Wspólnie z Leszkiem Czechowskim wskazał na możliwość istnienia dwóch rodzajów astenosfery. Zajmował się popularyzacją nauki. Wygłaszał wykłady podczas Festiwalu Nauki, w szkołach średnich oraz na Uniwersytecie Otwartym. Jednym z jego zainteresowań była turystyka górska.