Tobias Andersen arbejder indenfor kognitionsvidenskab. Ved hjælp af adfærdsdata og EEG søger han at afklare sammenhænge mellem hjerneaktivitet og adfærd. Han er særligt interesseret i kvantitative modeller af informationsprocessering i perception og kognition i mennesker. Eksmpelvis har han arbejdet med hvordan information fra syns- og høresanserne integreres og hvordan visuel opmærksomhed allokerer processeringsressourcer.