Dopo essersi laureato anche in Medicina e Chirurgia nel 1936 all'Università di Mosca, Lurija iniziò quindi a lavorare all'Istituto di Neurochirurgia di Mosca, con studi sul trauma cranico e sugli esiti di lesioni del tessuto cerebrale; durante la seconda guerra mondiale, molto contribuirono alle sue ricerche le varie esperienze maturate da Lurija all'ospedale neurochirurgico degli Urali. Dopo la guerra, ritornò all'Istituto di Neurochirurgia e, a partire da 1950, pubblicò alcuni lavori sui disturbi della scrittura. Dal 1953 al 1959 fu allontanato dall'Istituto per dissensi sorti coi colleghi della dominante corrente di Pavlov, quindi lavorò presso l'"Istituto di Difettologia" conducendo ricerche sul ritardo mentale nei bambini. Nel 1960, ebbe la direzione del "Laboratorio di Neuropsicologia" dell'Istituto di Neurochirurgia, ritornando ad occuparsi delle disfunzioni psichiche in pazienti cerebrolesi, con una particolare attenzione per la memoria, il linguaggio e le aprassie correlate.