Elle est directrice de recherche au Centre national de la recherche scientifique rattachée au Centre de recherches politiques de Sciences Po (CEVIPOF) et responsable du programme de sociologie politique au DEA « Sociologie politique et politiques publiques » de l’institut d’études politiques de Paris.
Nonna Mayer enseigne dans le master « Sociétés et politique comparées » de l’institut d’études politiques de Paris. Elle est responsable du domaine « Sociétés en mouvement » aux Presses de Sciences Po avec Edmond Préteceille.
En septembre 2005, elle est élue présidente de l’Association française de science politique.
Elle a publié de nombreux travaux de sociologie électorale et codirigé un important collectif sur le Front national avec Pascal Perrineau. Ses recherches portent sur la sociologie électorale, en particulier celle du Front national et de l’extrême droite française. En 2010, questionnée sur les élections régionales à venir, elle prévoit le maintien du FN « dans cinq ou six régions » arguant que le parti « n’est pas en état [de] profiter » de la conjoncture, notant néanmoins les incertitudes liées au taux d’abstention. Son pronostic sera largement démenti : le FN se maintient au second tour dans 12 régions et atteint 17,5 % des voix.
Elle s’intéresse également au militantisme associatif, au racisme et à l’antisémitisme.
Parallèlement à ses activités de recherche, elle participe au réseau RAXEN (Racism and Xenophobia European Network) et à l’enquête comparative « Group Focused Enmity » dirigée par le professeur Wilhelm Heitmeyer (Bielefeld).
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