I betänkandet sades det att en sänkning av den högre skattesatsen från 40 procent till 30 procent skulle ge omkring 500 miljoner pund extra om året efter 10 år.
Den högre skattesatsen betalas för närvarande på en årlig beskattningsbar inkomst på mellan 43,001 och 150 000 pund.
Kontrollen av inkomstskatten kommer att delas mellan brittiska och walesiska ministrar, så snart en överenskommelse kan nås.
Rapporten, av professor James Foreman-Peck och dr Peng Zhou, antog ingen förändring i Englands skattesatser.
Även om de förutspådde skatteinkomster i Wales kunde falla under de första tre åren efter en nedskärning, författarna sade att kvitton bör öka på längre sikt som höginkomsttagare tycker att det är värt att flytta från England.
"Uppmuntran till vissa hushåll att immigrera, ökande walesiska beskattningsbara inkomster, är större än de intäkter som förlorats från sänkningen av skattesatsen", sade rapporten.
För de bästa löntagarna med en inkomst på mer än 150 000 pund per år - ungefär en av 100 invånare i Storbritannien - bör en sänkning av den extra skattesatsen på 45 procent också öka skatteinkomsterna i Wales, tillade man.
Men enligt betänkandet skulle en sänkning av den grundläggande skattesatsen på 20 procent inte öka migrationen tillräckligt för att kompensera de förlorade intäkterna från befintliga skattebetalare i Wales.
Walesisk konservativ ledare Andrew RT Davies har sagt att han skulle vilja se en 5p-nedskärning av den högre skattesatsen på 40 % och en 2p-nedskärning av den grundläggande 20 %-procentsatsen, även om partiets manifest för maj månads val inte innehöll dessa siffror.
Han sade att denna forskning "uppmuntrar debatten om skattedevolution", och tillade: "En walesisk regering med modet att sänka inkomstskatterna skulle kunna återuppliva den walesiska ekonomin och erbjuda ett välkommet stöd till hårt arbetande familjer."
En sänkning av den högre inkomstskatten i Wales skulle öka ytterligare intäkter genom att locka höginkomsttagare, enligt forskning från Cardiff Business School.