Robert Zatorre est né et a grandi à Buenos Aires, en Argentine. Après des études de psychologie et de musique aux États-Unis, il a effectué un postdoctorat auprès de Brenda Milner à l’Institut neurologique de Montréal de l’Université McGill, où il est actuellement titulaire d’une chaire de recherche du Canada en neurosciences cognitives de l’audition.
Son laboratoire étudie les substrats neuronaux de deux capacités caractéristiques de l’être humain : la parole et la musique. Avec ses nombreux étudiants et collaborateurs, il a publié plusieurs centaines d’articles scientifiques sur des sujets tels que la perception de la hauteur tonale, l’imagerie auditive, la production musicale et la plasticité cérébrale.
Il est peut-être surtout connu pour avoir découvert comment le système de récompense du cerveau engendre le plaisir musical. En 2006, il a cofondé le Laboratoire international de recherche sur le cerveau, la musique et le son (BRAMS).
Plusieurs prix internationaux ont été attribués pour ses travaux : le prix Plasticité neuronale de la Fondation IPSEN, le prix Knowles en recherche sur l’audition (Northwestern University), le prix Carvalho-Heineken en sciences cognitives (Amsterdam) et le Grand Prix scientifique de l’Institut pour l’audition (Paris).
Son livre From perception to pleasure: the neuroscience of music and why we love it a été publié par Oxford University Press en 2024.