Pep ist leitender Forschungswissenschaftler im CSIRO Climate Science Centre und geschäftsführender Direktor des Global Carbon Project, eines globalen Konsortiums von Wissenschaftlern unter dem Dach von Future Earth und wissenschaftlicher Partner des Weltklimaforschungsprogramms. Das GCP untersucht die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf den Kohlenstoffkreislauf und andere biogeochemische Kreisläufe sowie die damit verbundenen Veränderungen im Klimasystem.
Pep konzentriert sich auf kollaborative und hochintegrative Forschung zur Entwicklung australischer, regionaler und globaler Budgets und Trendanalysen der wichtigsten Treibhausgase wie Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid. Außerdem untersucht er die Größe und Anfälligkeit der australischen und der weltweiten Kohlenstoffpools, die Rückkopplungen zwischen Kohlenstoff und Klima sowie die Wege zur Dekarbonisierung zur Stabilisierung des Klimas, einschließlich der landgestützten Kohlenstoffbindung und negativer Emissionen. Sein Schwerpunkt liegt auf der Nutzung eines soliden Verständnisses der australischen und globalen biogeochemischen Kreisläufe, um Fragen von großer politischer Bedeutung zu beantworten.