Sen har bidraget til forskningen indenfor flere forskellige omrader af økonomisk teori. I tiden omkring 1970 bidrog han til at videreføre teorien om
social choice
pabegyndt af
Arrow
. Det mundede ud i bogen
Collective Choice and Individual Values
(1970), der i høj grad bidrog til at popularisere denne emnekreds.
I 1980'erne var hans nok mest kendte bidrag teorien om
hungerkatastrofer
. Her papegede han blandt andet, at hungersnødskriser snarere skyldes manglende indkomster hos de ramte end et svigtende udbud af fødevarer.
I det videre arbejde med problemerne om hungersnød, udvikling og
ulighed
formulerede Sen det centrale begreb
capability
, der tager sigte pa at sammenfatte individernes samlede udfoldelsesmuligheder, hvor indkomst kun er en medvirkende faktor.
Sen har desuden ydet en række fundamentale bidrag inden for økonomisk velfærdsteori, blandt andet filosofiske analyser af forholdet mellem etik og økonomisk teori, savel som analyser af begrebet
retfærdighed
.
I 1998 fik Sen Nobelprisen i økonomi.