Les recherches de Thomas Reber portent sur les corrélats neuronaux de la perception, de la mémoire, de l'attention et de la conscience. Il développe des expériences cognitives destinées à être utilisées avec des sujets sains, des amnésiques et des patients épileptiques. L'activité cérébrale est mesurée chez l'homme au moyen de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), de l'électroencéphalographie intracrânienne (EEG) et des dérivations de cellules individuelles extracellulaires. À l'OpenUni Suisse, Thomas Reber intègre les résultats de la recherche fondamentale dans la recherche appliquée sur l'utilisation des technologies de l'information et de la communication pour soutenir les processus d'apprentissage.