Tematyka pracy naukowej Badania laboratoryjne, które prowadzi R. Davidson wraz z zespołem, dotyczą przede wszystkim neuronowego podłoża emocji i zaburzeń afektywnych, w tym depresji i zaburzeń lękowych. Wykonywane są badania kory mózgu i ośrodków podkorowych mózgu osób dorosłych i małych dzieci – zdrowych oraz narażonych na wystąpienie zaburzeń. Stosowane są techniki EEG, PET i fMRI (obrazowanie, zob. też diagnostyka obrazowa, tomografia). Szczególna waga jest przywiązywana do prób wyjaśnienia interakcji pomiędzy korą przedczołową i ciałem migdałowatym w regulacji emocji osób z wymienionymi zaburzeniami i zdrowych.
Badania były realizowane w ramach licznych programów, finansowanych z różnych źródeł. Tematami pierwszych z nich, zrealizowanych w latach 1975–1979, były: Musical training and modes of cerebral dominance Sex differences in hemispheric organization and interaction Matching relaxation strategies to types of anxiety: A patterning approach Na lata 2016–2018 przewidziano zakończenie następujących programów (rozpoczętych w latach 2003–2014): 2014–2018 – A Twin Study with Neuroimaging 2013–2018 – Early neurodevelopmental origins of anxiety 2011–2016 – Neural substrates of affective style and emotion regulation 2011–2016 – Integrative pathways to health and illness 2008–2018 – Wisconsin Center for the