Es investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Su laboratorio se encuentra en el Instituto Tecnológico de California, donde actualmente ocupa el puesto de Profesor de Biología Seymour Benzer, Presidente de Liderazgo y Director de TianQiao y Chrissy Chen, Instituto de Neurociencia TianQiao y Chrissy Chen.^[2]​ Anderson es asesor fundador del Instituto Allen para la Investigación del Cerebro,^[3]​ un instituto de investigación sin fines de lucro financiado por el fallecido Paul G. Allen, y encabezó el esfuerzo inicial del Instituto para generar un mapa completo de la expresión genética en el cerebro del ratón.^[4]​

Es autor de The Neuroscience of Emotion: A New Synthesis con el neurocientífico de Caltech Ralph Adolfs.^[5]​ Anderson recibió un Premio Presidencial para Jóvenes Investigadores de la NSF en 1986, el Premio Alden Spencer de 1999 de la Universidad de Columbia y un Premio al Investigador Distinguido Paul G. Allen en 2010.^[6]​ En 2017, ganó el 17º Premio de Neurociencia Perl-UNC y en 2018, ganó el Premio Edward M. Scolnick en Neurociencia.^[7]​^[8]​

El trabajo de Anderson (mediados de la década de 1980 y principios de los 2000) se centró en el desarrollo y la función del sistema nervioso, en particular el mecanismo de determinación del destino de las células madre neurales. El objetivo de su laboratorio es diseccionar genes y circuitos neuronales que subyacen a comportamientos innatos y estados emocionales asociados, como el miedo y la agresión.^[9]​ En Caltech, Anderson ha supervisado proyectos como el estudio de la agresión en moscas de la fruta.^[10]​ También ha estudiado los mecanismos del miedo y el tacto,^[11]​^[12]​ y la actividad neuronal en el cerebro de ratones durante comportamientos sociales como el apareamiento y la agresión.^[13]​

Fue elegido miembro de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias en 2002.^[14]​^[15]​ En 2007, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias.^[16]​