De Mey is gespecialiseerd in epistemologie, metafysica, cognitiefilosofie, bewustzijnsfilosofie en wetenschapsfilosofie. In zijn onderzoek focust hij zich op de rol van verbeelding en creativiteit in kennisverwerving in de wetenschap.

Hij promoveerde in 2003 met een proefschrift over de mogelijkheden en beperkingen van filosofische gedachtenexperimenten aan de Universiteit van Gent.

In 2014 bracht hij het boek Het Voordeel van de Twijfel uit, waarin hij fundamentele twijfel probeert te zaaien bij de lezer door middel van filosofische vragen, voorbeelden uit beroemde films en gedachte-experimenten uit de traditie van het scepticisme.