Область научных интересов к.г.-м.н. Е.С. Горбатова: палеосейсмология, неотектоника, литология, четвертичная геология, лимногеология. Под его руководством проводятся многолетние палеосейсмологические исследования в ряде сейсмогенерирующих структур Балтийского щита, в ходе которых выявлены параметры ранее неизвестных палеоземлетрясений (интенсивность, магнитуда, возраст, структурная позиция очага и др.). На базе представительного материала и оригинальной методики им проводятся также сравнительные литологические исследования деформационных структур разжижения осадков (конволюции) в четвертичных лимногенных комплексах регионов с разным уровнем сейсмотектонической и криогенной активности (Балтийский щит, Тянь-Шань, Северо-Восток России), как возможных индикаторов палеосейсмичности. Это позволило не только уточнить генезис данных структур, но и разработать объективные критерии для выделения среди них сейсмитов. Полученные результаты используются для уточнения оценки сейсмической опасности Балтийского щита и смежных регионов.
Автор более 57 работ, сред них: 23 статьи в рецензируемых журналах, 10 статей в сборниках, 8 патентов на изобретения, 5 книг, в том числе 1 монографии. Под руководством Е.С. Горбатова выполнен проект РФФИ 18-35-00296 «Исследования следов палеоземлетрясений и разработка научно-методических основ для оценки сейсмической опасности на Северо-Западе России».