Евгения Давыдовна Хомская — одна из ближайших учениц А. Р. Лурия, с чьим творчеством тесно связана её научная деятельность. Она разрабатывала проблемы синдромного анализа нарушений высших психологических функций, нейропсихологического анализа функциональной асимметрии мозга, межполушарной организации психических процессов, занималась изучением индивидуальных различий с позиций нейропсихологии (цикл работ, проведенных на студентах МГУ, в Московской государственной консерватории и специализированном учебно-научном центре-школе МГУ имени А. Н. Колмогорова), исследовала возможности применения нейропсихологических методов при анализе пограничных состояний (в том числе лиц с «Чернобыльским синдромом»), разрабатывала новые методы анализа эмоциональных и познавательных процессов с применением компьютерных технологий. Она также является автором новаторских разработок в области нейропсихологического изучения эмоций. Результаты этих исследований обобщены в ряде статей и в монографиях «Мозг и эмоции» (1992 г.), «Нейропсихология индивидуальных различий» (1997 г.). Наконец, Евгения Давыдовна является одним из основателей нового направления в психофизиологии — психофизиологии локальных поражений мозга.