Sua pesquisa se concentrou na área de controle não linear aplicado à estabilização de estolamento rotativo e oscilação em compressores de fluxo axial.[6] A pesquisa incluiu análise não linear, desenvolvimento de implementação de software em tempo real e construção extensiva de hardware. Durante seus dois primeiros anos de pesquisa, Behnken desenvolveu e implementou algoritmos e hardware de controle em tempo real para manipuladores robóticos flexíveis.[4]
Serviço na Força Aérea
Antes de ingressar na vida acadêmica, Behnken foi aluno da Força Aérea dos Estados Unidos na Universidade Washington em St. Louis, ingressando posteriormente no serviço ativo na Base Aérea Eglin, na Flórida. Enquanto esteve na Eglin, ele atuou como gerente técnico e engenheiro de desenvolvimento de novos sistemas de munições. Em seguida, foi designado para participar do curso de Engenheiro de Teste de Voo da Escola de Pilotos de Teste localizada na Base Aérea Edwards. Após a conclusão deste, foi designado para a Força de Teste Combinada do F-22, atuando como engenheiro de teste de voo do Raptor 4004 e diretor de teste de projetos especiais. Behnken também voou nos caças F-15 e F-16.[4]
Astronauta
Selecionado como candidato a astronauta pela NASA em julho de 2000, Behnken se apresentou para treinamento em agosto de 2000. Após concluir 18 meses de treinamento e avaliação, ele recebeu tarefas técnicas no Departamento de Operações de Ônibus Espaciais, dando suporte a operações de lançamento e pouso no Centro Espacial John F. Kennedy, na Flórida.[7]
Em setembro de 2006, Behnken serviu como aquanauta durante a missão NEEMO 11 a bordo da estação oceanográfica Aquarius, onde viveu e trabalhou debaixo d'água por sete dias.[8]
Behnken voou para o espaço pela segunda vez como especialista de missão no STS-130, lançado no dia 8 de fevereiro de 2010. Esta missão entregou o módulo Tranquility e Cúpula à Estação Espacial Internacional. Behnken novamente participou de três caminhadas espaciais durante a missão.[9]
Em agosto de 2018, Behnken foi designado para o primeiro voo de teste do Crew Dragon da SpaceX.[11] O lançamento ocorreu com sucesso no dia 30 de maio de 2020, com a sonda atracando à Estação Espacial Internacional em 31 de maio, onde ele e Douglas Hurley se juntaram à tripulação da Expedição 63, que consiste do astronauta da NASA Christopher Cassidy e dos cosmonautas russos Ivan Vagner e Anatoli Ivanishin.[12][13] Durante a missão, Behnken completou quatro caminhadas espaciais com Christopher Cassidy.[14]
Aposentadoria
Behnken se aposentou da NASA em 2022, com seu último dia na agência sendo 11 de novembro de 2022.[15]