Prix France Alzheimer 1989 Prix du magazine de la Recherche, mention « Santé Humaine », 2004 Prix NRJ Institut de France, avec Béatrice Desgranges, mai 2007 Docteur honoris causa de l'université de Liège, mars 2012 Colauréat du prix Diderot (en tant que président de Conseil scientifique de l'Observatoire B2V des mémoires), 2016 Prix Pierre Simon 2016, Prix Dagan-Bouveret de l'académie des sciences morales et politiques 2019
Francis Eustache dirige depuis janvier 2002 une unité de recherche : l'unité Inserm-EPHE-université Caen-Normandie U1077, intitulée « Neuropsychologie et imagerie de la mémoire humaine ».
Francis Eustache est aujourd'hui auteur ou co-auteur de plus de 300 articles[3] dans des domaines tels que la psychologie cognitive, l'imagerie cérébrale, la neuropsychologie cognitive, la neuropsychologie clinique et de nombreux ouvrages destinés au Grand public. Il a été l'un des premiers chercheurs en France à utiliser la neuroimagerie cérébrale dans l'étude de la mémoire humaine[4].
Ses travaux en neuropsychologie en imagerie cérébrale ont permis une meilleure compréhension de la mémoire humaine et de ses troubles, notamment dans différentes pathologies comme la maladie d'Alzheimer, les démences fronto-temporales et les syndromes amnésiques. Il codirige, avec l’historien Denis Peschanski, le programme de recherche transdisciplinaire et longitudinal intitulé 13-Novembre, qui porte sur la construction des mémoires individuelles et collectives après les attentats perpétrés à Paris et sa banlieue en novembre 2015.
Ses travaux, diffusés à l'international, contribuent à la modélisation de la mémoire humaine.
La Neuroéducation : La mémoire au cœur des apprentissages (avec Francis Eustache, Bérengère Guillery-Girard), mars 2016, Odile Jacob, (ISBN978-2-7381-6316-5)