Il lavoro scientifico di Ramachandran si divide in due fasi. Dal 1972 fino alla fine degli anni '80, è incentrato quasi esclusivamente sulla percezione visiva, utilizzando i metodi della psicofisica. Tali ricerche gli permisero di comprendere che cosa una persona vedesse a partire da quanto raccontava. Nella seconda metà della sua carriera, Ramachandran ha rivolto la sua attenzione verso la neuropsicologia cognitiva e, in particolare, verso un insieme di sindromi neurologiche poco studiate.