Ses principales études portent sur la pyramide de Khéops et sur la découverte de chambres de décharge des contraintes dans la pyramide de Meïdoum.
En Mars 1985, Gilles Dormion et Jean Patrice Goidin, un architecte, visitent la Grande Pyramide de Khéops et par observation visuelle suspectent l'existence de passage et chambre cachés.
Gilles Dormion propose une théorie visant à démontrer que la chambre funéraire de la pyramide de Khéops resterait à découvrir et qu'elle se situerait sous l'actuelle « chambre de la reine ». Il se fonde en particulier sur plusieurs anomalies architecturales : sol excavé, boyau maçonné et niche dont la fonction est inconnue. Gilles Dormion décrit cette théorie dans son livre "La chambre de Chéop"
La vie post-mortem du pharaon dépendait de la préservation de son enveloppe charnelle, celle-ci étant acquise par la momification, sommaire ou élaborée. Encore fallait-il assurer la durabilité et l'inviolabilité de la sépulture. A priori, rien ne pouvait satisfaire davantage à ces deux exigences que la masse des pyramides.