Licenciado y Doctor (director, Luis Franco) en Ciencias Biológicas por la Universidad de Valencia. Tras su etapa como investigador postdoctoral en los National Institutes of Health, Bethesda, EE.UU. (Lab. Alan P. Wolffe) y una etapa como Investigador Ramón y Cajal en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), Madrid (Lab. Manel Esteller) se estableció como Investigador Jefe de Grupo en el Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL). Desde 2019, dirige el Laboratorio de Epigenética e Inmunidad en el Instituto Josep Carreras en Barcelona.

Sus líneas de investigación se centran en el estudio de los mecanismos de regulación epigenética en células inmunes, la alteración de los mismos en el contexto de enfermedades inmunológicas y las implicaciones funcionales. El grupo de Ballestar ha sido pionero en la descripción de estas alteraciones en el contexto de enfermedades inmunológicas y en identificar los mecanismos asociados. Colabora con numerosos grupos de investigación nacionales e internacionales, tanto en aspectos más básicos como en la vertiente clínica.

Ha impartido numerosas conferencias invitadas en congresos y centros de investigación nacionales e internacionales, siendo organizador de tres congresos internacionales. Es evaluador de diversas agencias nacionales e internacionales y miembro habitual de comisiones de proyectos. Ha liderado numerosos proyectos de investigación, tanto a nivel nacional como internacional.

Autor de más de un centenar de publicaciones indexadas en revistas internacionales, con un índice h de 53. De entre las publicaciones destacan tanto las que lidera, en revistas como Nature Communications, Genome Biology, Genome Research, Nucleic Acids Research Nature Reviews Immunology, como las realizadas en el contexto de colaboraciones (Nature, Nature Genetics, cell Stem Cell, etc.). Hasta el presente ha dirigido diez tesis doctorales y más de diez investigadores postdoctorales a través de financiación nacional e internacional. Es revisor en las principales revistas internacionales de su especialidad.