Wprowadził narzędzia i metody operacyjne, które umożliwiały opanowanie krwawień z naczyń mózgowych, chirurgiczne leczenie neuralgii nerwu trójdzielnego oraz zabiegi na przysadce. Interesował się przede wszystkim zmianami związanymi z zaburzeniami wydzielania hormonu wzrostu (akromegalia, gigantyzm, niedobór wzrostu). Wykonał dwa tysiące operacji usunięcia guza mózgu. Wszystkie przypadki szczegółowo dokumentował, stosując nową technikę fotografowania pacjentów w różnych etapach choroby. Zdjęcia, zamieszczone m.in. w cenionej książce The Pituitary Body and Its Disorders, sugerowały zafascynowanie ludzkimi ułomnościami (podobne do fascynacji Veláza, malującego serię karłów i błaznów).
Jako lekarz zainteresowany nowymi odkryciami Harvey Cushing próbował elektrycznie stymulować mózg chorych na padaczkę, zbudował urządzenie do automatycznego śledzenia pulsu i ciśnienia krwi operowanego, w 1896 próbował wykorzystać do diagnostyki zaledwie rok wcześniej odkryte promieniowanie rentgenowskie.