Sein wissenschaftliches Interesse gilt der Neurobiologie psychischer Störungen, der Affektmodulation des Gedächtnisses und der Bedeutung des Belohnungssystems für die Psychiatrie und Psychotherapie unter Einsatz der Bildgebung.
In den letzten Jahren beschäftigt sich Prof. Dr. Dieter F. Braus mit dem sozialen Gehirn, den Auswirkungen sozialer, stress-assoziierter Faktoren bzw. dem Medienkonsum auf die seelische Gesundheit in den unterschiedlichen Lebensabschnitten und der Primärprävention durch z.B. Bewegung.