Ségolène Vandevelde est archéologue. Ses recherches s'inscrivent dans le champ de la géoarchéologie et de la préhistoire à la frontière entre sciences dures et sciences humaines. Ses travaux s'intéressent à la transition entre Paléolithiques moyen et supérieur et au développement d'une méthode pionnière (fuliginochronologie) qui consiste à étudier les concrétions emprisonnant de la suie.
Elle développe en parallèle un second axe de recherche réflexif sur l'éthique en archéologie. Elle est notamment présidente de l'asso Archéo-Ethique et membre du collectif labos1p5.
Bourse L'Oréal-Unesco pour les Femmes et la Science (2018), Prix de thèse de la Commission de la recherche de l'Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (2019), Prix Jeune Chercheur de la Fondation des Treilles (2020)