Sus estudios se centran en la neurofilosofía y la filosofía de la mente. Patricia Smith Churchland ha enfocado sus estudios en la relación entre las neurociencias y la filosofía. De acuerdo con ella, los filósofos se están dando cuenta de que para entender la mente primero debe entenderse el cerebro. Se asocia a la escuela de pensamiento llamada eliminativismo o materialismo eliminativo, la cual argumenta que los conceptos de la psicología popular como "creencia", "voluntad libre" o "conciencia" necesitarán ser revisados cuando la ciencia entienda más acerca de las funciones del cerebro. Sigue el llamado "Programa de Coevolución de las Ciencias", según el cual las ciencias menos desarrolladas deben evolucionar presididas por aquellas otras que son más completas, que en el caso de los problemas que nos ocupan serían las neurociencias. Es por esto que, según Patricia Smith Churchland, tantas ramas de la psicología están destinadas a desaparecer. También podemos llamarla naturalista, debido a que piensa que la investigación científica es la mejor fuente para entender la naturaleza de la mente. En definitiva, el objetivo más ambicioso de sus investigaciones es alcanzar una ciencia unitaria de la mente/cerebro. Sus trabajos más recientes se centran también en la neuroética, e intentan entender la elección, la responsabilidad y las bases de las normas morales en términos de funciones cerebrales, evolución del cerebro, e interacciones cerebro/cultura.
Obras: "Neurofilosofía: Hacia una ciencia unificada de la mente-cerebro"; "El Cerebro Computacional"; "Neurofilosofía y la Enfermedad de Alzheimer"; "El Continuo Mente-Cerebro"; "Ensayos Críticos 1987-1997".
