自1984年克隆T细胞抗原受体以来，Davis教授一直是国际分子免疫学界的领军人物，全球第一个克隆TCR的科学家。在T、B细胞抗原识别，T细胞胸腺选择，B细胞终端分化等领域做出了奠基性的贡献。Davis教授在斯坦福大学的研究室也是举世公认的新技术发源地，领导了蛋白化学技术、生物物理测量、活细胞显微成像技术等在免疫学中的应用，其发明的四聚体技术已成为众多基础及临床研究的基本技术手段。
自2004年以来，Davis教授大力倡议并领导了免疫学的转化医学研究，创立了斯坦福免疫移植及感染研究所，建立了诸多基于深度测序、蛋白组学、及单细胞技术的免疫组学方法，并创造性地应用于免疫学的基础研究及免疫监控的临床实践，再次开创了人类免疫学研究的新篇章。

王小凡教授在细胞信号转导、DNA损伤与修复、肿瘤微环境等多个肿瘤相关领域均有重要建树。他首先克隆了TGF-βIII型和II型受体，是TGF-β研究领域极为重要的发现，并对TGF-β后来的研究产生了深远的影响。他继而对TGF-β及其介导的下游信号通路进行了深入系统的研究，发现多个重要的调控因子及其相关机制。包括最近发现 特定的 microRNA分子和分泌蛋白作为TGF-β信号转导的中间载体而影响肿瘤微环境的分子机制。王小凡教授在TGF-β相关研究领域先后发表了130 多篇论文，其中在《Cell》，《Nature》，《Science》，《Genes & Dev》，《PNAS》等高水平杂志上发表20 余篇。从2006年起，他开始担任国际上有重大影响的《生物化学期刊》（Journal of Biological Chemistry）的副主编，是JBC建刊百余年来的第一位亚裔副主编。在他担任副主编期间，介绍和推荐了几十位中国科技界领军人物，包括两院院士，先后进入《生物化学期刊》（Journal of Biological Chemistry）编委会，为扩大中国籍科学家在世界的影响做出了巨大贡献。

从2007年起他被聘请为中国国务院侨办海外专家咨询委员会委员，并于2010年起被聘任为科技部重大科学计划专家组成员，从而直接参与了对科研计划评审过程中相关问题的许多改革工作。为了帮助建立一个学术专家主导的科研评估体系，从2008年开始由王小凡教授组织国际专家团队，对中国科学院生命科学领域十多个研究所以及清华大学生命科学院、上海交通大学生命科学院与基础医学院，复旦大学医学院，北京大学生命科学院，浙江大学生命科学研究院等大学学院,和中国医学科学院进行了一系列的国际评估，为推动我国科研评价体制的改革做出了重要贡献。