Ab 2000 war er am Institut zur Zukunft der Arbeit (IZA) tätig, zunächst als Research Associate, ab 2003 als Senior Research Associate und stellvertretender Programmdirektor Evaluation arbeitsmarktpolitischer Maßnahmen. 2007 war er kommissarischer Leiter der Abteilung Innovation, Industrie, Dienstleistungen am Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW). Von 2007 bis 2016 leitete er den Bereich Arbeitsmärkte, Personalmanagement, Soziale Sicherung am Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung (ZEW).[1][2] 2012 wurde er als Professor für Volkswirtschaftslehre mit den Schwerpunkten Arbeitsmarkt und Soziale Sicherung an die Universität Kassel berufen, 2016 wurde er außerdem Forschungsdirektor des Instituts zur Zukunft der Arbeit (IZA).[1][2]
Nachdem Martin Kocher, der damalige Leiter des Instituts für Höhere Studien (IHS) in Wien, im Jänner 2021 österreichischer Wirtschaftsminister geworden war, schrieb das IHS die Position im Februar 2021 aus. Verhandelt wurde zunächst mit Lars Feld und später mit Guntram Wolff, die beide schließlich absagten. Die interimistische Leitung übernahm im Mai 2022 Klaus Neusser. Am 16. Februar 2023 gab das IHS bekannt, dass Bonin ab dem 1. Juli 2023 die Leitung des IHS übernehmen soll.[4][5]
In seiner wissenschaftlichen Arbeit beschäftigt er sich unter anderem mit der Wirksamkeit sozialpolitischer Instrumente, insbesondere in den Bereichen Arbeitsmarkt- und Familienpolitik, und den Auswirkungen von Digitalisierung und demografischem Wandel auf die Beschäftigung und die Anforderungen im Berufsleben.[6]
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