Tout au long de sa carrière, le Dr Davis a mené des recherches et des développements technologiques novateurs et interdisciplinaires sur le cancer, l’immunologie, la génétique, les maladies infectieuses, le développement de nouveaux médicaments et la nanofabrication d’instruments pour fin de diagnostic. Son accent a toujours été d’augmenter la précision tout en gardant les coûts à un minimum. Il a apporté une contribution importante à la recherche sur de nombreux organismes, y compris les bactéries, les levures, les plantes et les humains.

Le Dr Davis a été le premier à cartographier physiquement le génome d’un organisme (1968).

Le Dr Davis a découvert un moyen simple de réunir l’ADN de deux organismes (« les extrémités collantes »), et a été le premier à générer une molécule d’ADN hybride qui pourrait se répliquer à l’intérieur des cellules (clonage de l’ADN).

Il a développé la plupart de la technologie pour la génétique moléculaire de la levure, ce qui en a fait le modèle le plus avancé pour mener des recherches en génétique moléculaire.

Il a été le premier à proposer une carte génétique en plus de participer à la construction d’une première carte génétique de haute résolution du génome humain. Ces marqueurs génétiques ont conduit à l’identification actuelle d’une myriade de gènes associés à la maladie, ainsi que des méthodes d’empreintes génétiques utilisées lors d’enquêtes criminelles et d’efforts mondiaux d’identification humaine. (Francis Collins, le directeur des NIH, a été l’un des premiers à utiliser ces méthodes pour isoler le gène de la fibrose kystique.)

Cette carte génétique a mené au Projet sur le génome humain, dans lequel le Dr Davis a joué un rôle majeur en développant bon nombre des technologies transformatrices qui ont permis au projet de se terminer avant son échéance et sous ses prévisions budgétaires. Ces efforts ont collectivement conduit à une réduction des coûts de séquence humaine par cent millions de fois. Il a fallu plus d’une décennie pour séquencer le premier génome (à un coût initial de 20 $ par base) ; aujourd’hui, cela peut être fait en quelques jours (à un coût de 0,000 000 2 $ par base). Dans le cadre du Projet sur le génome humain, l’équipe du Dr Davis a séquencé ou participé à la séquence des génomes de nombreux organismes, dont la chlamydia, la levure (Saccharomyces), candida, Plasmodium (paludisme), l’arabidopsis (plante) et sur l’Humain. L’équipe du Dr Davis a été la première à publier toutes ses données dans les 24 heures suivant sa collecte. Au début, les NIH s’opposaient fermement à cette pratique, mais en ont rapidement fait une exigence pour tous les projets de séquence. Cela a considérablement accéléré la recherche sur tous les organismes parce que tout le monde avait accès à la séquence, qui les a informés que des gènes étaient présents dans l’organisme.

L’équipe du Dr Davis a été la première à mettre au point la technologie d’une expression génique du génome complète, qui mesure la quantité d’ARN produite à partir de chaque gène, permettant de déterminer quels gènes sont actifs (« off « ou « on ») dans n’importe quelle cellule.

Avec le Dr Ron Tompkins, le Dr Davis a mené l’une des premières études sur les données d’envergures sur l’être humain, qui a renversé les modèles et les pratiques existants concernant les effets et le traitement des traumatismes graves (brûlures et traumatismes contondants, p. ex., accidents d’automobile). À la fin de la subvention, ils avaient démontré une réduction de 30 % du taux de mortalité des victimes de traumatismes physiques.

À cet instant précis, le fils du Dr Davis est tombé victime d’une maladie mystérieuse qui a pris des années à diagnostiquer. Depuis lors, il a transformé son laboratoire et consacre tous ses efforts à mettre fin à ME/CFS, cette maladie horrible affectant et invalidant tant d’Américains et de gens de partout au monde. Les connaissances, l’expérience et l’expertise du Dr Davis le rendent particulièrement qualifié pour s’occuper du problème complexe sur le ME/CFS, afin que son fils et des millions d’autres malades puissent reprendre possession de leur vie.

Le Dr Davis est le directeur du conseil consultatif scientifique de la Fondation sur la médecine à accès libre (Open Medicine Foundation). Le Centre de recherche collaboratif ME/CFS a été presque entièrement financé par la Fondation de médecine à accès libre, grâce à de généreux dons de patients et de leurs partisans.