W kolejnych latach współpracował i publikował także m.in. z Donaldem Rubinem, Davidem Cardem, Alanem Kruegerem (o ekonometrycznych narzędziach badania związków przyczynowych), oraz z żoną, Susan Athey (o zastosowaniach uczenia maszynowego we wnioskowaniu przyczynowym). Korzystając z rozwoju quasi-eksperymentalnych technik, oszacował w badaniach m.in. pozytywny wpływ edukacji na zarobki, neutralny wpływ gwarantowanego dochodu na zatrudnienie czy negatywny wpływ udziału w wojnie wietnamskiej na zarobki i śmiertelność amerykańskich weteranów – przy pomocy pomysłowych zmiennych instrumentalnych, takich jak wyniki loterii czy losowe aspekty poboru do wojska. Według , główny wkład i dziedzina pracy Imbensa to jednak teoretyczne podstawy ekonometrii. Zajmował się m.in. metodą regresji z nieciągłością, techniką różnicy w różnicach, czy regresją wykorzystującą matching. Opublikował z Rubinem podręcznik rozwijający model przyczynowy Neymana-Rubina (tzw. potencjalnych rezultatów).
Od 2002 r. zasiada w redakcji czasopisma „”;