Raphaël Morillon développe des programmes de recherche sur la tolérance des agrumes aux stress biotique et abiotiques, en concentrant ses recherches sur l'impact de la ploïdie. Après quatre ans passés en Corse à l'INRAE, il rejoint en 2007 le centre de recherche de l'IVIA (Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias) en Espagne ou pendant neuf ans il va étudier l'impact de la polyploïdie des porte-greffes sur la tolérance au stress salin et au déficit hydrique. En 2015, il part en Guadeloupe pour travailler sur le HLB. Il participe au développement de recherches en physiologie, biologie moléculaire et génétique pour proposer des solutions à cette maladie qui a dévasté les agrumes aux Antilles, notamment en évaluant des variétés d'agrumes et des porte-greffes polyploïdes. Il est également impliqué depuis plusieurs années dans le développement et la caractérisation de matériel végétal strictement résistant à la maladie grâce à l'utilisation de matériel apparenté aux agrumes d'origine océanienne. En 2021, il est positionné à Montpellier pour prendre la direction de l'équipe SEAPAG (Structure Evolutive des Agrumes, Polyploïdie et Amélioration Génétique) INRAE et Cirad.