1980-ci ildə Kiçik Qafqazın şimal-qərb hissəsinin morfostruktur təhlili mövzusunda namizədlik, 2004-cü ildə "Kiçik Qafqazın şərq hissəsi timsalında morfostruktur və paleogeomorfoloji təhlil və relyefin öyrənilməsinin axtarış əhəmiyyəti" mövzusunda doktorluq dissertasiyası müdafiə etmişdir.
Xəlilovun əsas elmi tədqiqat istiqaməti Azərbaycandageomorfologiya elminin nəzəri və tətbiqi məsələlərinin həlli ilə yanaşı litosferin quruluşu və inkişafı qanunauyğunluqlarının, plitələrin Qlobal tektonikasına aid problemlərinə öyrənilməsinə yönəldilmişdir. O, bu elmi istiqamətin metodoloji əsaslarını işləmiş, morfostruktur və paleogeomorfoloji şəraitin elmi təhlilini vermişdir. Azərbaycanda ilk dəfə olaraq hidroqrafik şəbəkənin qırılma tektonikası və onun faydalı yataqların axtarışında rolu məsələsini tədqiq etmişdir. H.A.Xəlilov bir sıra mühüm elmi hesabatların müəllifi və müştərək icraçısıdır. O, "Azərbaycanın neotektonik xəritəsi", (1991) "Azərbaycanın konstruktiv coğrafiyası", (1996, 1999, 2000) "Azərbaycanın paleogeomorfologiyası","Azərbaycanın relyefi" (1993)və b.monoqrafiyaların əsas müəlliflərindəndir.[2]
О связи гидрографической сети с разрывной тектоникой и использование ее при поисках месторождений полезных ископаемых (на примере Азербайджанской части Малого Кавказ). Доклады АН Азерб. ССР. 1975, т.31, № 5, с.31–35.
Принципы максономической классификации морфоструктур // Изв. АН Азерб. ССР. Сер. Наук о Земле. 1978, № 6, с.63–69.
Морфоструктурный анализ северо- западной части Малого Кавказа (в пределах Азербайджанской ССР). Автреф. Канд. дисс. Баку, 1980, 24 с.
О принципе общей классификации рельефа земли // Изв. АН Азеб. ССР. Сер. Наук о Земле. 1984, № 6, с.45–48.
О роли магматизма в формировании морфоструктур // Доклады АН Азерб. ССР. 1986, № 6, с.51–54.
О проблемах геоморфологии и возможностях и решения // Изв. АН Азер. ССР. Сер. Наук о Земле. 1989, № 6, с.9–16.
Неотектоническая карта Азербайджана (коллектив авторов). М., 1991.
Рельеф Азербайджана (коллектив автороф). Баку, Элм, 1993, 292 с.
Морфоструктуры восточной части. Малого Кавказа ()Анализ рельефа: вопросы теории и практики. Баку, 1999, 278 с.
Геоморфологическая карта Азербайджана (коллектив авторов. Баку, 1999).
Геоморфологический анализ и его минерагеническое значение (Малый Кавказ)// Изв. АН Азербайджана. Науки о Земле. 2000, № 3, с.15–23.
Генетическая классификация морфоструктур на примере Малого Кавказа // Изв. НАН Азербайджана. Науки о Земле, 2001, № 3, с.12–19.
Теоретические вопросы геоморфологии и основы морфоструктур ведения // Вестн. БГУ. Серия естеств. Наук. 2001, № 2, с.168–176.
Экологическая геоморфология и интеграция наук // Вестн. БГУ, Сер естеств. Наук. 2002, № 1, с.210–215.
Концепция планации рельефа и проблема поверхностей выравнивания альпийских горных соорежуний (по примере Малаго Кавказа) // Геоморфология, 2003, № 1, с.93–103.
Морфоструктурный и палеогеоморфологический анализ и поисковое значение изучния рельефа на примере восточной части Малого Кавказа. Автореф. доктор. Дисс Баку, 2004, 57 с.
Geodriftogenal consept of relief evolution and Earth crust`s geodinamik stress related fenomen // Geophysics news in Azerbaijan. 2004, № 1, p.16–19.
Феномен Каспия и концепция рационального использования периодичности колебания его уровня // Вести. БГУ. Сер. Естест. Наук, 2004, № 1, с.121–126.
Методологические аспекты развития геоморфологии в Азербайджане // Изв. НАНА. Наука о Земле. 2004, № 2, с.103–107.
Природные памятники Азербайджана и экотуризм // Панорама Азербайджана. 2006, № 4 (21), с.32–33.
Talış dağlıq sistemində relyefin mühit əmələgətirici funksiyası haqqında // AMEA Xəbərləri. Yer elmləri. 2010, № 2, s. 24–27.
Fluctuation of the level of the Caspian Sea as indicator of geodinamic stress of the crust in the light of the geodriftogenal consept. "The Caspian Region: Enviromental Consequuences of the Climate Change". Proceeding of the İntenational Conferenseş Moscow, 2010, p.87–90.