David Eisenberg y su grupo de investigación se centran en las interacciones proteicas. En sus experimentos, estudian las bases estructurales para la conversión de proteínas normales al estado amiloide y la conversión de priones al estado infeccioso. En el trabajo computacional, obtienen información sobre las interacciones de proteínas a partir de datos genómicos y proteómicos, y diseñan inhibidores de la toxicidad amiloide.

En 2005, determinaron la estructura a nivel atómico de la columna vertebral de una fibra amiloide. Esta estructura muestra que la columna vertebral consta de dos láminas beta paralelas, empaquetadas a través de una interfaz apretada y seca que se denomina cremallera estérica. La estructura de la columna explica la estabilidad del amiloide, da pistas sobre el proceso de conversión y sugiere por qué algunas proteínas forman amiloide mientras que otras no. 

Sus objetivos son comprender las características generales de la conversión al estado amiloide, por qué algunas de las enfermedades son transmisibles entre organismos, cuáles son las estructuras de las unidades tóxicas y cómo ejercen sus acciones tóxicas.