Saugstad gjorde viktig forskning på flere områder, slik som visuell persepsjon, tenkning og språk. Blant bøkene hans er (1965) og (1989). Mot slutten av sitt liv arbeidet Saugstad særlig med psykologiens historie. En stor bok om emnet ble utgitt i grundig revidert utgave så sent som året før han døde. Boken utkom på engelsk som på Cambridge University Press i 2018.