Saugstad har publisert over 500 artikler i medisinske tidsskrifter og flere populærvitenskapelige bøker. Ifølge Google Scholar har Saugstad blitt sitert over 30 000 ganger i vitenskapelig litteratur, har en h-indeks på 86 og er dermed en av de mest siterte forskerne i Norge. Saugstads forskningsområder omfatter særlig hypoksi og purin metabolisme, reoksygeneringsskader, virkninger av oksygenradikaler i nyfødtperioden, lungeskader og resuscitering av nyfødte.