时松海长期从事哺乳动物大脑发育和功能研究，其研究团队运用神经生物学（如电生理和成像）、遗传学、分子、细胞和发育生物学等方法研究大脑的有序组装和有效运行机制，主要集中于活体神经干细胞的调控、神经细胞的产生分化、神经环路的精准组装和运行以及动物行为的神经基础；同时致力于与神经发育相关的重大疾病如小脑症和自闭症的致病机制研究。时松海将建立高等实验动物模型，运用多层次、跨物种系统深入研究正常和病理情况下哺乳动物大脑的发育组装和功能运行机制，启发新型脑疾病诊疗技术和类脑系统的研发。

截至2023年11月，时松海已主持基金委创新群体、科技部“科技创新2030”等重大科研项目。

截至2023年11月，时松海已发表学术论文60多篇，将相关研究成果发表在《Nature》《Science》《Cell》《Nature Neuroscience》《Neuron》等期刊上，共被引用超过12200次，多项研究成果载入神经科学教科书（《From Neuron to Brain》《Principles of Neural Science》等）。

从美国到中国，在时松海看来，硬件上，中国国内和西方发达国家已经几乎没有差别，唯一的差距在于“软件”，即科研人员的学术思想和创新性，而这恰恰才是最关键的所在。在时松海的头脑中，中国要成为一流的科技强国必须靠人，创新人才才是一个国家科研界最珍贵的资源。一流的仪器设备可以购买，一流的平台可以打造，但离开一流的创新型人才，这一切都是空中楼阁和无源之水。

一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。脑科学研究上升到国家战略，显然不是一两位出色的科学家能够实现的事，这需要一代甚至几代科学工作者的共同努力和求索，向着同一个目标进行一场接力赛。面对全球的竞争，谁拥有更多更好的人才，谁就能在竞争中取得主动，赢得未来。行业如此，国家也是如此。

在时松海看来，中国是一个人才资源大国，有充足的优秀生源，但如何培养他们是一个关键问题。他打算利用从国外带回来的新思想去组成一支具有国际水准的团队。

时松海对于学生的要求很严格。他遴选学生有两个最基本的条件，首先是对自己的科研领域有兴趣，研究内容对他有足够的吸引力，能够使学生屏蔽掉很多外在的纷扰深入到研究里面，对新的知识和新的发现有一种期许，能够从中得到最纯粹的喜悦或者满足，而不仅仅是把科研当成一份养家糊口的工作而已。其次是踏实，这是很重要的一种科研态度，因为从某种意义上来讲，科研的构成是一个相对不可控的过程，大多数情况下是漫长而未知的，所以需要科研工作者有很强的定力，有把冷板凳坐热的决心和恒心。国际化是时松海对于团队尤其是团队里的年轻人走向未来道路指明的另一个方向。他会鼓励团队里的年轻人去国外深造和交流，吸收和学习国外先进知识才能有助于理论应用的突破。时松海坚持年轻人要到国际平台上接受锤炼，因为在全球一体化的今天，闭门造车只会穷途末路，所以要主动不断突破自己，做出高水平的具有创造性的成果，不仅仅在中国国内，还要在国际领域造成影响。

时松海的父亲是时正祥、母亲是赵兰（一说赵兰英）。

时松海出生于普通农民家庭，早年就读于他本村的小学和初级中学，因成绩一般，且年龄偏小，父亲想让他再读一年初二。但秋学期开学报名时，要强的时松海还是走进了初三的教室。

高一时，父亲时正强把刚刚14 岁的儿子带到当地最好的高中之一时堰中学。时松海埋头苦学，成绩很快从班级末尾升到中上，学年结束时已进入前五。高二时他因病休学，重读了一年，此后便一直稳居第一。

时松海从不熬夜，但每天清早4点就悄然起床了，独自来到通宵教室自修。从初三起，他就做到了作业不过夜，午休限定半小时，课堂上从来都是心无旁骛。

父亲说，儿子的学习全靠他自己上紧。当时由于家境贫寒，时松海从小就很朴素，除了学习，别无他求。有一年暑假，松海偶然钓到一尾大鲫鱼，但他没有留给自己解馋，而是拎去卖了3元多钱，买回一支急需的钢笔。从家里到中学要走9公里田埂路，家里没有自行车，他每周末都是独自步行来去，有时直到夜里9点多钟才回到家。

在清华大学生命科学和生物技术系学习的5年里，他不仅学习了数学、物理、化学等基础知识，还学了被引入作为实验科学的生命科学，接受了生物科学实验的系统训练，拓展了在生物科学领域“如何提出问题，设计实验，证明假设”的研究能力。

高考填志愿时，时松海跑到秧田边请教父亲，一身泥水的时正强一句“相信你，只要你考好了就行。”最后，时松海在学校校长、老师的建议下，选择了前沿学科之一的生命科学与生物技术，并成为时堰中学自恢复高考后第一个考取清华大学的毕业生。

时松海是著名神经生物学家。（福建医科大学评）

像时松海这样的青年科学家的突破性思想，可以引发一种连锁反应式的发现，因为其他研究者会谋求重复并拓展新的发现。（时任《科学》杂志执行主编莫尼卡·布莱德福德评）

时松海对受体动力学与神经元突触的可塑性的精彩研究，展示了下一代研究者的潜力，他的新思想和激情可以激发出重大的根本性的发现。（时任阿默舍姆生物科学公司的首席行政官安德鲁·卡尔评）

或许是多年海外留学与工作经历的浸染，让时松海具有了几分西方式的直率与坦诚，但在举手投足间，依然不难发现，留在他身上的那种属于中国传统知识分子的内敛与担当。20多年前（1996年），他踏上了大洋彼岸的土地，在异国他乡的学术土壤里扎下了根。先后在美国冷泉港实验室及纽约州立大学石溪分校、加州大学旧金山分校、美国纪念斯隆-凯特琳癌症研究中心及康奈尔大学医学院等高校和院所学习与工作，并一举拿下了一系列重量级的奖项，成为蜚声海内外的神经生物学家。这一系列耀眼的成绩，即便是在人才济济的美国本土科学家中也不常见，足以证明他在国际最前沿的生物科学殿堂里取得的成功与影响力。时松海的研究不仅从根本上推动了对大脑的理解认识，也对诊断治疗与神经发育相关疾病有着非常重要的意义。他开拓了一个全新的研究方向，提供了诸多原创性的见解，成为大脑皮层发育领域名副其实的世界级科研领军人物。时光荏苒，从大学到工作，从中国国内到国外，再到落叶归根报效祖国，20多年过去了，时松海从未停止和改变过对于生物科学领域的钻研探索，充分展现了他作为一名科学家的创新执着与家国情怀。（《科学中国人》祝传海评）