Sformułował hipotezę markerów somatycznych.
Jako klinicysta, on i jego współpracownicy badali i leczyli zaburzenia behawioralne, poznawcze oraz motoryczne.
Książki Damasio skupiają się na kwestii relacji między emocjami, uczuciami a mechanizmami zachodzącymi w mózgu związanymi z ich powstawaniem. Jego publikacja pt. Błąd Kartezjusza: emocje, rozum i ludzki mózg, była nominowana do nagród „Los Angeles Times” i została przetłumaczona na ponad 30 języków. Jego druga książka Tajemnica świadomości uznano za jedną z najlepszych książek 2001 roku przez ranking New York Timesa i została wydana w 30 obcych krajach. W swojej ostatniej książce z 2003, W poszukiwaniu Spinozy: radość, smutek i czujący mózg, objaśnia filozofię i jej związek z neurobiologią, sugerując, że może ona dostarczyć wskazówek dla etyki ludzkiej.
Damasio jest członkiem Amerykańskiej Akademii Sztuk i Nauk, Instytutu Medycyny Narodowej Akademii Nauk oraz Europejskiej Akademii Nauki i Sztuki. Otrzymał wiele nagród, łącznie z Nagrodą Księcia Asturii w dziedzinie nauki i techniki, Medal Kappersa za osiągnięcia w dziedzinie neurologii, Medal Beaumont od Amerykańskiego Towarzystwa Medycznego oraz Nagrodę Reenpa z neurologii. Zasiada także w kolegiach redakcyjnych wielu ważnych pism z tego zakresu.