ד"ר גיל ברעם היא מרצה בכירה בחוג למדע המדינה באוניברסיטת בר-אילן. בנוסף, היא עמיתת מחקר במרכז הסייבר של אוניברסיטת ברקלי בקליפורניה, וחוקרת אורחת במרכז המצוינות לביטחון לאומי (CENS) באוניברסיטה הטכנולוגית של נאניאנג (NTU) בסינגפור.

בעבר הייתה ד"ר ברעם עמיתת פוסט-דוקטורט (זוכת מלגת פולברייט) במכון לביטחון בין-לאומי ולשיתוף פעולה (CISAC) באוניברסיטת סטנפורד.

היא בעלת דוקטורט מהתוכנית למצטיינים בבית הספר למדע המדינה וליחסים בין-לאומיים באוניברסיטת תל-אביב, ותואר שני בלימודי ביטחון (בהצטיינות) מאותה אוניברסיטה.

המחקר של ד"ר ברעם מתמקד בתהליכי קבלת החלטות של מדינות בעקבות תקיפות סייבר, ובפרט בשאלה מתי מדינות בוחרות לשמור על חשאיות ומתי לפרסם את דבר התקיפה בפומבי. במסגרת מחקר זה היא פיתחה מסגרת אנליטית חדשה ובנתה מאגר נתונים עדכני ומקיף של תקיפות סייבר בין מדינות, המסייע למקבלי החלטות להבין את דפוסי הפעולה של יריבים בזירה הקיברנטית.

תחומי המחקר שלה כוללים היבטים מגוונים של לוחמת סייבר ופעולות חשאיות, ובהם השפעת טכנולוגיה על ביטחון לאומי, סייבר וביטחון בישראל, תפקוד ארגוני מודיעין בתקיפות סייבר, איומים על מערכות חלל, והתנהגות מדינות בזמן תקיפות סייבר ולאחריהן.

בנוסף לעשייה האקדמית, ד"ר ברעם משמשת יועצת לממשלות, חברות וארגונים בין-לאומיים, ומרצה בפני דרגים בכירים בנושאי סייבר אסטרטגי, תוך שילוב תובנות מחקר עדכניות.

בעבר עמדה בראש קבוצת המחקר לתחומי סייבר וחלל בסדנת יובל נאמן למדע, טכנולוגיה וביטחון, הייתה עמיתת מחקר במרכז הסייבר של אוניברסיטת תל-אביב, וכן עסקה בתפקידי מודיעין סייבר ברשות לאבטחת מידע (במשרד ראש הממשלה).