Od 1986 prowadził badania nad wpływem wypełniacze na właściwości mieszanek mineralno-asfaltowych, następnie badał reologię lepiszczy modyfikowanych oraz ekologiczne technologie stosowane do budowy i utrzymania drogowych nawierzchni bitumicznych. Od 1996 do 2002 był prodziekanem Wydziału Inżynierii Lądowej, w latach 2002-2005 pełnił funkcję dyrektora Instytutu Inżynierii Produkcji Budowlanej i Zarządzania. Od 2004 przez dwa lata był wiceprzewodniczącym Rady Naukowej Instytutu Badawczego Dróg i Mostów, od 2005 kierował Zespołem Kompozytów Bitumicznych. Prowadził badania nad materiałami stosowanymi w budownictwie drogowym i technologią nawierzchni drogowych.
Opublikował wiele felietonów naukowych, był współautorem książek z zakresu budowy dróg m.in. "Nawierzchnie asfaltowe", "Asfalty drogowe", "Technologia materiałów i nawierzchni asfaltowych" oraz podręczników akademickich i skryptów.
Współpracował z firmami przodującymi w budowie dróg i produkcji materiałów bitumicznych m.in. Orlen, Grupa Lotos, Strabag, Mostostal i Budimex. Jerzy Piłat otrzymywał liczne nagrody Ministerstwa Szkolnictwa Wyższego i Techniki, Ministerstwa Infrastruktury, a w 2014 został uhonorowany Nagrodą Naukową Politechniki Warszawskiej.