W roku 1968 rozpoczął studia w New York University. W czasie studiów był w latach 1971–1972 asystentem badawczym w zespole psychologii społecznej (współpracował z ). Zajmował się problemami powstawania obrazów mentalnych (zob. m.in. filozofia Berkeleya, David Hume, założenia empiryczne; funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego).
Po uzyskaniu w roku 1972 stopnia Bachelor of Arts studiował psychologię na Harvard University w Cambridge (Massachusetts), gdzie wykładali wówczas m.in. (ekspert w zakresie psychofizjologii) i Daniel Goleman, który niedawno wrócił z półtorarocznej podróży do Indii, zafascynowany technikami jogi i filozofią indyjską. Już w czasie pierwszego spotkania z Golemanem, będącego początkiem ich długotrwałej przyjaźni, Davidson uległ tej samej fascynacji.
W kolejnych latach jego naukowymi opiekunami byli m.in. , uznawany za pioniera neurologii behawioralnej (neurologiczne podstawy zachowania, pamięci, procesów poznawczych; psychologia poznawcza; leczenie zaburzeń i chorób neurologicznych) i Walle J.H.