Η Γωγώ Βαρζελιώτη υπηρετεί στο Τμήμα Θεατρικών Σπουδών του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, στη βαθμίδα του αναπληρωτή καθηγητή. Ύστερα από την ολοκλήρωση των δύο πρώτων κύκλων σπουδών, εκπόνησε τη διδακτορική της διατριβή με υποτροφία της Ακαδημίας Αθηνών στη Βενετία, ως υπότροφος-ερευνητής στο Ελληνικό Ινστιτούτο Βυζαντινών και Μεταβυζαντινών Σπουδών (1999–2002).

Το διάστημα 2004–2009, εργάστηκε ως επιστημονικός συνεργάτης στο Κέντρο Μεσαιωνικού και Νέου Ελληνισμού της Ακαδημίας Αθηνών. Έχει συμμετάσχει σε ελληνικά και διεθνή ερευνητικά προγράμματα και έχει δημοσιεύσει επιστημονικές μελέτες σε συλλογικούς τόμους και επιστημονικά περιοδικά στην Ελλάδα και το εξωτερικό.

Είναι ακαδημαϊκή υπεύθυνος του προγράμματος Erasmus+ του Τμήματος Θεατρικών Σπουδών και αναπλ. μέλος του Εφορευτικού σώματος της Βιβλιοθήκης της Φιλοσοφικής Σχολής του ΕΚΠΑ. Έχει διδάξει σε προπτυχιακό και μεταπτυχιακό επίπεδο σε πανεπιστήμια της Αθήνας, Βενετίας, Μαδρίτης και Πράγας.

Τα ερευνητικά της ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν την Ιστορία και πρόσληψη του νεοελληνικού και ευρωπαϊκού θεάτρου (16ος–18ος αι.), το θέατρο των Ελλήνων της διασποράς, την καθημερινή ζωή στη διάρκεια της βενετοκρατίας και την έκδοση σχετικών αρχειακών πηγών.

Έχει εκδώσει και επιμεληθεί επιστημονικά μονογραφίες, συλλογικούς τόμους και Πρακτικά Συνεδρίων, και από το 2013 έως το 2023 διετέλεσε επιμελήτρια του επιστημονικού περιοδικού του Τμήματος Θεατρικών Σπουδών ΕΚΠΑ, Παράβασης

Διδάσκει στο προπτυχιακό και το μεταπτυχιακό πρόγραμμα του Τμήματος μαθήματα πάνω στην Ιστορία και πρόσληψη του Μεσαιωνικού και του Αναγεννησιακού Θεάτρου, την Ιστορία του Νεοελληνικού Θεάτρου (16ος–18ος αι.) και τη Μεθοδολογία της Θεατρολογικής Έρευνας. Είναι επίσης υπεύθυνη για τον ακαδημαϊκό συντονισμό και την υλοποίηση των αγγλόφωνων μαθημάτων «Contemporary Greece: History, Arts and Letters – Erasmus A΄ and Β΄», που απευθύνονται στο σύνολο των εισερχόμενων φοιτητών Erasmus και CIVIS του ΕΚΠΑ (1ου, 2ου, 3ου κύκλου σπουδών).

Είναι μέλος του Ευρωπαϊκού Δικτύου Έρευνας και Τεκμηρίωσης Παραστάσεων Αρχαίου Ελληνικού Δράματος (Arc-Net), εταίρος της World Philology Union και μέλος της Επιτροπής Υποτροφιών του Κληροδοτήματος «ΑΛ. ΜΙΝΩΤΗ ΕΙΣ ΜΝΗΜΗΝ Κ. ΠΑΞΙΝΟΥ».

Επιπλέον, συμμετέχει στη συντακτική ομάδα των περιοδικών Artes Renascentes. Semestrale dell’associazione internazionale «Artes Renascentes», Engramma. La tradizione classica nella memoria occidentale, Άνω Κάτω Τελεία (ΑΚΤ): Σημεία για το βιβλίο και την ανάγνωση, και της Παραβάσεως (ΤΘΣ/ΕΚΠΑ).