Davidson es más conocido por su innovador trabajo de estudio de las emociones y el cerebro. Amigo y confidente del Dalai Lama, es un experto y conferenciante muy solicitado, que dirige conversaciones sobre el bienestar en escenarios internacionales como el Foro Económico Mundial, donde forma parte del Consejo Global de Salud Mental. La revista Time nombró a Davidson una de las «100 personas más influyentes del mundo» en 2006.
Sus investigaciones se centran ampliamente en las bases neuronales de la emoción y el estilo emocional, así como en los métodos para promover el florecimiento humano, incluyendo la meditación y las prácticas contemplativas relacionadas. Sus estudios se han centrado en personas a lo largo de la vida, desde el nacimiento hasta la vejez. Además, ha llevado a cabo estudios con individuos con trastornos emocionales como los trastornos del estado de ánimo y la ansiedad y el autismo, así como con expertos practicantes de meditación con decenas de miles de horas de experiencia. Su investigación utiliza una amplia gama de métodos que incluyen diferentes variedades de resonancia magnética, tomografía por emisión de positrones, electroencefalografía y modernos métodos genéticos y epigenéticos.
Davidson ha publicado cientos de artículos científicos, numerosos capítulos y revisiones, y es coautor con Daniel Goleman de «Rasgos alterados: La ciencia revela cómo la meditación cambia tu mente, tu cerebro y tu cuerpo» (Avery, 5 de septiembre de 2017). También es autor, junto con Sharon Begley, del bestseller de The New York Times «The Emotional Life of Your Brain» (Penguin, 2012). Ha aparecido ampliamente en medios de comunicación populares, como Today Show, Nightline de la ABC, National Public Radio, National Geographic Magazine, Time Magazine, Newsweek, O: the Oprah Magazine, The Charlie Rose Show de la PBS, Harvard Business Review y otros medios de comunicación nacionales e internacionales.
Davidson es el profesor William James y Vilas de Psicología y Psiquiatría en la Universidad de Wisconsin-Madison, donde ha sido miembro de la facultad desde 1984. Es el fundador de Healthy Minds Innovations, Inc, una organización externa sin ánimo de lucro dedicada a apoyar la misión del Center for Healthy Minds.