専門は生理学であり、生物系薬学や薬理学一般といった薬学や医学にかかわりの深い分野について研究していた。具体的には、細胞の受容体の構造や機能を研究しており、人体の特定部位の受容体にのみ作用する効果的な医薬品の開発を目指していた。特に、アドレナリン受容体やムスカリン受容体に関する研究業績や、表現型薬理学を提唱したことで知られている。1988年からは、排尿障害の治療薬の開発に取り組んだ。従前の治療では、尿道を制御するアドレナリン受容体の「α1A」表現型にはたらきかける治療薬が用いられていたが、十分な効果が上がっていなかった。そのため、村松はα1A表現型以外にも尿道を制御する未知の受容体が存在すると予想し、長年に渡って研究を続けてきた。ただ、未知の受容体の存在を確認する技術を誰も開発することができず、そもそも未知の受容体など存在しないというのが当時の定説となっていた。しかし、村松は四半世紀を費やして、既知の受容体とは別の受容体である「α1L」表現型を世界で初めて発見するとともに、α1L表現型の存在を確認する手法を確立した。この研究成果は、のちにα1L表現型にはたらきかける新薬の開発に繋がることになった。その結果、前立腺肥大に伴う排尿困難の治療薬「シロドシン」が開発され、2006年より日本やアメリカ合衆国で販売されるとともに、欧州連合でも承認を得るなど、この新薬は世界各国で用いられるようになった。なお、この研究の過程において、アドレナリン受容体のα1A遺伝子から、α1A表現型とα1L表現型の双方が発現することを発見している。単一の受容体遺伝子から複数の表現型が発現することを発見したのは世界で初めてであり、単一の受容体遺伝子からは単一の表現型しか発現しないという従来の定説を覆すものであった。表現型が異なれば薬物に対する感受性も異なるため、この表現型に着目して薬物治療を図る学問として「表現型薬理学」を提唱した。また、中枢神経系についての研究では、ムスカリン受容体の「M₁」サブタイプが細胞膜のみならず細胞内にも発現しており、記憶や学習といった高次の脳機能に対してそれらが各々別々に関与していることを明らかにした。この研究成果により、細胞内の受容体にはたらきかけるアルツハイマー病治療薬の開発が示唆された。なお、「平滑筋における神経効果器機構の研究」の業績が評価され、1986年3月に日本薬理学会学術奨励賞が授与されている。また、「α1アドレナリン受容体の表現型薬理学の確立と排尿障害治療薬への応用」の業績が評価され、2012年2月7日に福井県知事西川一誠から福井県科学学術大賞が授与されている。さらに、「受容体の表現型薬理学に関する研究および新薬開発への応用」の業績が評価され、2016年7月17日に静薬学友会賞が授与されている。そのほか、1991年にはかなえ医学奨励賞が授与されている。学術団体としては、日本薬理学会、日本薬学会、日本平滑筋学会、日本脈管学会、日本眼薬理学会、日本心脈管作動物質学会、日本自律神経学会、日本生理学会、日本循環器学会、などに所属した。
東大寺の再建には財政的・技術的に多大な困難があった。周防国の税収を再建費用に当てることが許されたが、重源自らも勧進聖や勧進僧、土木建築や美術装飾に関わる技術者・職人を集めて組織し、勧進活動によって再興に必要な資金を集め、それを元手に技術者や職人が実際の再建事業に従事した。また、重源自身も京の後白河法皇や九条兼実、鎌倉の源頼朝などに浄財寄付を依頼し、それに成功している。重源自らも中国で建設技術・建築術を習得したといわれ、中国の技術者・陳和卿の協力を得て職人を指導した。自ら巨木を求めて周防国の杣（材木を切り出す山）に入り、佐波川上流の山奥（現在の滑山国有林付近）から道を切開き、川に堰を設けるなどして長さ13丈（39m）・直径5尺3寸（1.6m）もの巨大な木材を奈良まで運び出したという。また、前述の阿育王寺の舎利殿の再建の為に周防の木材の一部を中国にも送っている（当時の中国（宋）の山林は荒廃し、木材は貴重品であった）。更に伊賀・紀伊・周防・備中・播磨・摂津に別所を築き、信仰と造営事業の拠点とした。途中、いくつもの課題もあった。大きな問題に大仏殿の次にどの施設を再興するかという点で塔頭を再建したい重源と僧たちの住まいである僧房すら失っていた大衆たちとの間に意見対立があり、重源はその調整に苦慮している。なお、重源は東大寺再建に際し、西行に奥羽への砂金勧進を依頼している。更に東大寺再建のためには時には強引な手法も用いた。建久3年9月播磨国大部荘にて荘園経営の拠点となる別所（浄土寺）を造営した時及び周防国阿弥陀寺にて湯施行の施設を整備した時に関係者より勧進およびその関連事業への協力への誓約を取り付けたが、その際に協力の約束を違えれば現世では「白癩黒癩（重度の皮膚病）」の身を受け、来世では「無間地獄」に堕ちて脱出の期はないという恫喝的な文言を示している。また、文治2年7月から閏7月にかけての大仏の発光現象など大仏再建前後に発生した霊験譚を重源あるいはその側近たちによる創作・演出とする見方もある。こうした幾多の困難を克服して、重源と彼が組織した人々の働きによって東大寺は再建された。文治元年8月28日（1185年9月23日）には大仏の開眼供養が行われ、建久6年（1195年）には大仏殿を再建し、建仁3年（1203年）に総供養を行っている。以上の功績から重源は大和尚の称号を贈られている。また東大寺では毎年春の修二会（お水取り）の際、過去帳読踊において重源は「造東大寺勧進大和尚位南無阿弥陀仏」と文字数も長く読み上げられ、功績が際立って大きかった事が示されている。重源の死後は、臨済宗の開祖として知られる栄西が東大寺大勧進職を継いだ。東大寺には重源を祀った俊乗堂があり、「重源上人坐像」（国宝）が祀られている。運慶の作とする説もあり、鎌倉時代の彫刻に顕著なリアリズムの傑作として名高い。浄土寺（播磨別所、重要文化財。天福2年（1234年）東大寺像の模作）、新大仏寺（伊賀別所、重文）、阿弥陀寺（周防別所、重文）にも重源上人坐像が現存する。