В годы Великой отечественной войны Лурия стал военным врачом и занимался реабилитацией больных с черепно-мозговыми травмами. В результате многолетних исследований нарушений психических процессов при различных поражениях мозга (в годы Великой Отечественной войны - в восстановительном госпитале клиники нервных болезней Всес. НИИ экспериментальной медицины в г. Кисегаче, а после войны - в Моск. Институте нейрохирургии им. Н.Н.Бурденко АМН СССР), - Лурия создал новое направление в психологии - нейропсихологию, имеющую важное теоретическое и практическое значение. Им разработана новая теория локализации высших психических функций, представляющая существенный шаг вперед по сравнению с прежними теориями, им внесен важный вклад в понимание природы речевых нарушений и создана новая классификация афазий. Исследовал взаимоотношения наследственности и воспитания в психическом развитии. Им показано, что соматические признаки в значительной степени обусловлены генетически, элементарные психические функции (например, зрительная память) — в меньшей степени. А для формирования высших психических процессов (понятийное мышление, осмысленное восприятие и др.) решающее значение имеют условия воспитания. В области дефектологии развивал объективные методы исследования аномальных детей. Результаты комплексного клинико-физиологического изучения детей с различными формами умственной отсталости послужили основанием для их классификации, имеющей важное значение для педагогической и медицинской практики.
Лурия имел высокий международный авторитет, являлся зарубежным членом Национальной академии наук США, Американской академии наук и искусств, Американской академии педагогики, а также почетным членом ряда зарубежных психологических обществ (британского, французского, швейцарского, испанского и др.). Он был почетным доктором ряда университетов: г. Лейстера (Англия), Люблина (Польша), Брюсселя (Бельгия), Тампере (Финляндия) и др.
Умер в 1977 г. в Москве.
Основные публикации: 1962 Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга. Издательство МГУ, Москва. ; 1963-1970 Мозг человека и психические процессы: В 2 т. Издательство АПН РСФСР, Москва. ; 1966 Лобные доли и регуляция психических процессов. Нейропсихол. исследования. Издательство МГУ, Москва. ; 1970 Курс общей психологии "Психология памяти». Издательство МГУ, Москва.. ; 1974 Нейропсихология памяти: В 2 т. Педагогика, Москва. ; 1974 Об историческом развитии познавательных процессов. Наука, Москва. ; 1975 Материалы к курсу лекций по общей психологии: В 4 вып. Издательство МГУ, Москва. ; 1975 Основные проблемы нейролингвистики. Издательство МГУ, Москва. ; 1979 Язык и сознание. Издательство МГУ, Москва. ; 1982 Этапы пройденного пути: Научная автобиография. Издательство МГУ, Москва. ; 1994 Маленькая книжка о большой памяти. Эйдос, Москва.