Le professeur Zatorre a fait des découvertes marquantes concernant la neuroanatomie du système auditif, la relation entre les systèmes auditif et moteur, la latéralisation hémisphérique, la représentation du langage dans le cerveau bilingue, l’interaction entre le système auditif, l’affect et le système de stimulants, et l’imagerie auditive et la cognition.
Robert Zatorre est professeur titulaire et détient une chaire de recherche James McGill au Département de neurologie et de neurochirurgie, il est membre associé au Département de psychologie et membre auxiliaire de l’École de musique Schulich de l’Université McGill. Il codirige, avec la professeure Isabelle Peretz, le laboratoire international de recherche sur le cerveau, la musique et le son BRAMS, un programme conjoint de l’Université McGill et de l’Université de Montréal. En 2011, le professeur Zatorre a reçu le prix international de la Fondation IPSEN en plasticité neuronale.