Schwerpunkte der Forschung Löwys waren anfänglich die marxistische Revolutionstheorie, die Theorie der permanenten Revolution und die historische und inhaltliche Entwicklung des Marxismus in Lateinamerika. Später kam eine intensive Auseinandersetzung mit der Theologie der Befreiung, die vergleichende Untersuchung christlicher und jüdischer Messianismen im Zusammenhang mit marxistischer und anarchistischer Theoriebildung im 20. Jahrhundert und die Beschäftigung mit dem Verhältnis von Marxismus und Nationalismus hinzu. Im Anschluss an Autoren wie Ernst Bloch legt Löwy dabei besonderen Wert auf die Herausarbeitung der utopischen Dimension im Marxismus.
Marxismus in Lateinamerika 1905-1979, Frankfurt am Main 1984, ISBN 3-88332-081-1
(Hg., gemeinsam mit Arno Münster) Verdinglichung und Utopie. Ernst Bloch und Georg Lukács zum 100. Geburtstag. Beiträge des internationalen Kolloquiums in Paris, Frankfurt am Main 1985, ISBN 3-88048-080-X
mit Robert Sayre: Révolte et mélancolie: Le romanticisme à contre-courant de la modernité. Paris 1992, ISBN 2-228-88480-4
Erlösung und Utopie. Jüdischer Messianismus und libertäres Denken, Berlin 1997, ISBN 3-87956-215-6
Internationalismus und Nationalismus. Kritische Essays zu Marxismus und „nationaler Frage“. Mit einem Beitrag von Enzo Traverso, Köln 1999, ISBN 3-929008-26-2
Der Geist von Porto Alegre und die Strategie der Linken, Hamburg 2002, ISBN 3-87975-973-1
The Theory of Revolution in Young Marx, Chicago 2005
„Biographische Skizze“ sowie „Hannah Arendt und Walter Benjamin“, in: Wolfdietrich Schmied-Kowarzik (Hg.), Auseinandersetzungen mit dem zerstörten jüdischen Erbe. Franz-Rosenzweig-Gastvorlesungen 1999–2005, Kassel 2004
A Radical Alternative to Capitalist Catastrophe, Chicago 2015.
Ökosozialismus. Die radikale Alternative zur ökologischen und kapitalistischen Katastrophe, Hamburg 2016.
Rosa Luxemburg. Der zündende Funke der Revolution, Hamburg 2020.
ad Walter Benjamin. Die Revolution als Notbremse, Hamburg 2022.
Franz Kafka. Träumer und Rebell. Eine Annäherung an sein Werk, aus dem Französischen von Bruno Kern, S. Marix Verlag, Wiesbaden 2023, ISBN 978-3-7374-1222-3.
Rosa Luxemburg: The Incendiary Spark, hrsg. v. Paul Le Blanc, Haymarket Books, Chicago 2024.