Sonja Vilenius kirjoittaa parhaillaan väitöskirjaa kaivossopimuksista. Kyseessä on suomalaiselle sääntelyjärjestelmälle uusi sääntelyväline, jonka avulla voidaan hallita kaivosyhtiön ja paikallisyhteisön välistä kompleksista vuorovaikuttussuhdetta. Tutkimuksen keskiössä on kaivossopmuksen käyttöönoton syiden tarkastelu sekä instrumentin hyödyntämismahdollisuuksien tutkiminen. Teemaa lähestytään sääntelyteoreettisesta tutkimussuuntauksesta käsin.

Vilenius toimii ympäristöoikeuden oppiainetehtävässä.