Simone Dalla Bella s’intéresse aux mécanismes cognitifs et neuronaux qui déterminent la perception et la performance musicales. Sa recherche a porté sur les habiletés musicales, telles que la perception et la production de la hauteur et du rythme, dans la population générale ainsi que chez les individus avec des déficits musicaux (surdité musicale quant à la hauteur ou au rythme). Sa recherche actuelle est centrée sur 1) l’évaluation et le profilage des capacités rythmiques chez les individus en santé et dans les populations cliniques (patients avec la maladie de Parkinson, TDAH) et 2) l’usage de la stimulation et de l’entraînement rythmique pour améliorer les habiletés motrices (ex: la démarche et la parole chez les patients de la maladie de Parkinson). Il utilise des méthodes comportementales, la capture de mouvement, l’EEG, et exploite des nouvelles technologies portables qui servent à l’évaluation et à l’entraînement.