In particolare, ne ""Le funzioni corticali superiori dell'uomo"", tratta delle relazioni tra le funzioni del linguaggio e della memoria ed i meccanismi cerebrali, alla luce delle modificazioni psichiche causate da lesioni del cervello. Dai suoi studi su pazienti cerebrolesi, scaturirono ulteriori studi finalizzati ad affinare la tecnica diagnostica e la valutazione delle tensioni emotive; sulla base di essi, Charlie J.Golden ricavò un test, poi denominato Lurija-Nebraska Neuropsychological Battery (LNNB), sopra cui si aprì, tra i neuropsicologi, un ampio dibattito. Uno dei suoi casi clinici più celebri, è quello di Solomon Šereševskij, persona dotata di una memoria fuori dal comune.