Досліджує слов'яно-давньоруський період (VI-XIII ст.). Розкопував давньоруське городище УніасX-XIII ст. поблизу с. Антонівці Кременецького району (1988—1999), слов'янське городище VI-VII ст. поблизу с. Кровинка Тернопільського району (2000—2002) та інші.
У 1995 році разом з Ярославом Федоруком очолив Тернопільське історико-філологічне товариство молодих вчених краю.
Автор низки статей в українських та закордонних виданнях. Учасник всеукраїнських і міжнародних наукових конференцій з археології та історії.
«Давньоруський археологічний комплекс поблизу села Антонівці Тернопільської області» (1990)[2],
«Дослідження давньоруських пам'яток на Тернопільщині» (1990)[3],
«Вивчення давньоруських пам'яток на півночі Тернопільської області» (1991)[4],
«Охоронні розкопки на Тернопільщині в 1987—1988 рр.» (1991, співавтор)[5],
«Підсумки досліджень давньоруського археологічного комплексу поблизу с. Антонівці на Тернопільщині» (1993)[6],
«Давньоруські предмети християнського культу з Тернопільщини» (1993)[7],
«Дослідження давньоруського археологічного комплексу поблизу с. Антонівці на Тернопільщині» (1994)[8],
«Перстень-печатка княжої доби з Тернопільщини» (1994)[9],
↑Гаврилюк, О. Давньоруський археологічний комплекс поблизу села Антонівці Тернопільської області // Тези доповідей і повідомлень 1-ї Тернопільської обласної наукової історико-краєзнавчої конференції. Частина І. — Тернопіль, 1990. — С. 63—66.
↑Гаврилюк, О. Дослідження давньоруських пам'яток на Тернопільщині // Охорона та охоронні дослідження пам'яток археології на Україні. Тези доповідей на науково-практичному семінарі. — Вінниця, 1990. — С. 28—29.
↑Гаврилюк О., Ситник О., Ягодинська, М. Охоронні розкопки на Тернопільщині в 1987—1988 рр. // Нові матеріали з археології Прикарпаття і Волині. — Львів, 1991. С. 26—27.
↑Гаврилюк, О. Підсумки досліджень давньоруського археологічного комплексу поблизу с. Антонівці на Тернопільщині // Галицько-Волинська держава: передумови виникнення, історія, культура, традиції. Тези доповідей та повідомлень міжнародної наукової конференції. — Львів, 1993. — С. 45—48.
↑Гаврилюк, О. Давньоруські предмети християнського культу з Тернопільщини // Релігія і церква в національному відродженні України. — Тернопіль, 1993. — С. 58.
↑Гаврилюк, О. Дослідження давньоруського археологічного комплексу поблизу с. Антонівці на Тернопільщині // Джерело. — Вип. І. — Тернопіль, 1994. — С. 101—120.
↑Гаврилюк, О. Перстень-печатка княжої доби з Тернопільщини // Четверта наукова геральдична конференція. — Львів, 1994. — С. 24—25.
↑Гаврилюк, О. Давньоруське городище Бозок // Населення Пруто-Дністровського межиріччя та суміжних територій в другій половині I — на початку II тисячоліття н. е. — Чернівці, 1994. — С. 49—52.
↑Гаврилюк, О. Результати археологічного дослідження давньоруського комплексу поблизу с. Антонівці на Тернопільщині // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету. Вип. VI. Серія: Історія. — Тернопіль, 1997. — С. 74—97.
↑Гаврилюк, О. І майоріло над Стрипою козацьке знамено // Тернопілля 98—99. — Тернопіль, 2002. — С. 107—109.
↑Гаврилюк, О.Давньоруське городище Уніас ІХ-ХІІІ ст. // Наукові записки. Випуск III. Тернопільський обласний краєзнавчий музей. — Тернопіль, 2003. — С. 43—72.
↑Гаврилюк, О. Про один тип персня-печатки княжої доби з Теребовлі // Наукові записки. Випуск III. Тернопільський обласний краєзнавчий музей. — Тернопіль, 2003. — С. 72—74.
↑Гаврилюк О., Ягодинська, М. Древнерусские предметы христианского культа Западной Подолии и Юго-Западной Волыни (у співавторстві з Ягодинская М. А.) // Археологические Вести. — Санкт-Петербург, 2005. — № 12. — С. 123—141.
↑Гаврилюк О., Крочак І., Петровський, О. Тернопіль: сторінки минулого і сьогодення. — Тернопіль: Астон. — 2010. — 120 с.: іл.
↑Гаврилюк, О. Давньоруський археологічний комплекс Х-ХІІІ ст. поблизу села Антонівці Шумського району Тернопільської області. // Археологічні студії. Випуск 4. — Чернівці: Зелена Буковина, 2010. — С. 202-237.
Перелік імен та подій, що не увійшли до основного списку // Література до знаменних і пам'ятних дат Тернопільщини на 2019 рік : бібліогр. покажч. Вип. 29 / Упр. культури Терноп. облдержадмін., Терноп. обл. універс. наук. б-ка; уклад. М. Пайонк; кер. проєкту і наук. ред. В. Вітенко; ред. О. Раскіна. — Тернопіль : Підручники і посібники, 2018. — С. 12.