Jan-Otto Ottossons vetenskapliga insatser omfattar främst elbehandling (se ECT), psykofarmakologi, psykoterapi, psykosomatik, drogmissbruk och självmord. Som ordförande i Svenska Läkaresällskapets delegation för medicinsk etik och sakkunnig i Statens medicinsk-etiska råd medverkade Ottosson till att öka intresset för etiska frågor inom sjukvård och medicinsk forskning.