З 1983 року центральною темою досліджень Буї був Плутон, про який він опублікував понад 85 наукових статей[4]. Його першим результатом було доведення того, що метан, видимий на Плутоні, був на його поверхні, а не в атмосфері. Відтоді він працював над картами альбедо поверхні, картами складу Плутона та Харона, уточнював орбіти Харона та інших супутників, вимірював структуру атмосфери та властивості поверхні Плутона і Харона. Він також є одним із співвідкривачів супутників ПлутонаНікти і Гідри.
Він працював із командою Глибокого огляду екліптики, яка відповідала за відкриття понад 1000 об'єктів поясу Койпера. Крім простого визначення місцезнаходження цих об'єктів, він також прагне визначити їхню структуру та природу. Побічним проєктом цієї роботи стала його участь у пошуку об'єкта поясу Койпера, досяжного для місії New Horizons після її прольоту повз Плутон. Цей пошук призвів до відкриття понад 50 нових об'єктів поясу Койпера[5], включно з 486958 Аррокотом, який зрештою і став ціллю New Horizons[6]. Напередодні прольоту Буї також провів успішну спостережну кампанію в Аргентині та Південній Африці, дослідивши покриття зорі Аррокотом, щоб уточнити оцінки його розміру, форми та орбіти. Джеймс Грін[en], тодішній директор відділу планетних наук НАСА, назвав цю спробу «найбільш історичним покриттям на поверхні Землі»[7].
На додачу до своїх досліджень Плутона та поясу Койпера, Буї також працює над вивченням перехідних об'єктів, таких як 2060 Хірон і 5145 Фолус, а іноді й комет, таких як місія Deep Impact до комети Темпель 1. Він також вивчає навколоземні астероїди, зокрема з точки зору астероїдної небезпеки. Більшість цих дослідницьких робіт передбачає використання телескопів обсерваторії Лоуелла, а також іноді космічних телескопів Габбл та Спітцер. Він також бере активну участь у розробці найсучасніших астрономічних приладів, наприклад у співпраці з Деном Клеменсом[en] з Бостонського університету він працював над інфрачервоним спектрографом Мімір.
↑«Pluto's Portrait: Even The Mighty Hubble Has To Strain To See This Tiny, Distant Planet», Air & Space Smithsonian magazine, June/July 1996, Iss., p 60.