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Robert Zatorre est un neuroscientifique de la cognition dont les travaux portent sur le substrat neuronal pour la cognition auditive, plus particulièrement sur deux aptitudes complexes et typiquement humaines : la parole et la musique. Il a publié, avec ses collaborateurs, plus de 280 articles scientifiques traitant notamment de la perception de la hauteur de sons, d’imagerie auditive, de l’oreille absolue, de la perception de l’espace auditif, et du rôle du circuit mésolimbique de récompense dans la médiation du plaisir musical. Sa recherche couvre tous les aspects du traitement des informations auditives chez l’humain, qu’il s’agisse de l’étude des propriétés fonctionnelles et structurelles du cortex auditif, de la différence entre ces propriétés selon l’hémisphère, et des changements qu’entraînent la formation ou une perte sensorielle. Son laboratoire a recours à l’IRM fonctionnelle et structurelle, à la magnétoencéphalographie (MEG) et à l’électroencéphalographie (EEG), à des techniques de stimulation du cerveau, ainsi qu’à des mesures cognitives et psychophysiques. En 2006, il a fondé le laboratoire international de recherche sur le cerveau, la musique et le son BRAMS, qu’il codirige; il s’agit d’un consortium multi-universitaire unique en neuroscience cognitive de la musique, doté d’installations de pointe. En 2011, on lui a attribué le Prix annuel Plasticité Neuronale de la Fondation IPSEN. En 2013, il a reçu le Prix Knowles en recherche sur l’ouïe de l’Université Northwestern, et en 2017, il a été élu à la Société royale du Canada.ÌýEn 2020, il a reçu le Prix C.L. de Carvalho-Heineken en sciences cognitives, le prix scientifique international le plus prestigieux aux Pays-Bas.