দত্ত রায়ের অধ্যয়নের প্রধান ক্ষেত্রগুলি হল নেটওয়ার্ক সংশ্লেষণ, সলিড স্টেট সার্কিট, ডিস্ট্রিবিউটেড নেটওয়ার্কিং এবং সিগন্যাল প্রসেসিং এবং তিনি ডিজিটাল এবং এনালগ সিগন্যাল প্রসেসিং এর উপর ব্যাপক গবেষণা করেছেন বলে জানা যায়। তিনি তার ডক্টরাল দিনগুলিতে নেটওয়ার্ক অধ্যয়নের দিকে মনোনিবেশ করেছিলেন কিন্তু মিনেসোটা, বিশেষ করে অর্থনৈতিক সূচনাকারী সিমুলেশন এবং কম সংবেদনশীলতা সার্কিটে যাওয়ার পর আরসি সার্কিটে ফোকাস স্থানান্তরিত করেছিলেন। এই সময়কালে, তিনি সক্রিয় এবং প্যাসিভ ফিল্টারগুলিতে সংবেদনশীলতা গণনা করার জন্য একটি পদ্ধতি তৈরি করেছিলেন এবং পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি অসিলেটরগুলির জন্য একটি নেটওয়ার্ক সিন্থেটিক পদ্ধতির প্রবর্তন করেছিলেন। সত্তর দশক থেকে তার কাজ ছিল মূলত ডিজিটাল এবং এনালগ সিগন্যাল প্রসেসিং নিয়ে। তিনি তার কাজের জন্য তিনটি ভারতীয় পেটেন্ট ধারণ করেছেন, এবং তার গবেষণা অন্যদের তাদের কাজে সহায়তা করেছে। তার গবেষণাগুলি বেশ কয়েকটি পিয়ার-রিভিউ নিবন্ধে নথিভুক্ত করা হয়েছে; এবং রিসার্চগেট, বৈজ্ঞানিক নিবন্ধগুলির একটি অনলাইন ভান্ডার, তাদের মধ্যে 306টি তালিকাভুক্ত করেছে। এছাড়া, তিনি তিনটি বইয়ে অধ্যায় দিয়েছেন, এলসেভিয়ার দ্বারা প্রকাশিত পরিসংখ্যানের হ্যান্ডবুক এর ভলিউম 10 (সিগন্যাল প্রসেসিং এবং এর অ্যাপ্লিকেশন) সহ এবং তার কাজ অনেক লেখক উদ্ধৃত করেছেন। এছাড়াও তিনি ত্রিশজন ডক্টরাল পণ্ডিতকে তাদের গবেষণায় গাইড করেছেন।

দত্ত রায় পাঁচটি সেমিস্টার কভার করে ভিডিও কোর্সের ডিজাইন ও রচয়িতা করেছেন যা ন্যাশনাল প্রোগ্রাম অন টেকনোলজি এনহ্যান্সড লার্নিং, মানবসম্পদ উন্নয়ন মন্ত্রকের ই-লার্নিং প্ল্যাটফর্ম, তাদের অনলাইন লার্নিং প্ল্যাটফর্মের মাধ্যমে প্রচার করছে। তিনি বিভিন্ন সরকারী সংস্থার পাশাপাশি আন্তর্জাতিক বিজ্ঞান জার্নাল যেমন সার্কিট থিওরি এবং অ্যাপ্লিকেশনের আন্তর্জাতিক জার্নাল এবং সার্কিট এবং সিস্টেম জার্নালের সাথে যুক্ত হয়েছেন। তিনি ইন্সটিটিউশন অফ ইলেকট্রনিক্স অ্যান্ড টেলিকমিউনিকেশন ইঞ্জিনিয়ার্সের জার্নাল অফ রিসার্চের ইস্যু 5 ভলিউম 34 এর অতিথি সম্পাদক ছিলেন। তিনি 2009 সালে ভারতীয় জাতীয় বিজ্ঞান একাডেমির প্রশাসনিক পরিষদের সদস্য হিসেবে দায়িত্ব পালন করেন এবং কলকাতা বিশ্ববিদ্যালয়ের রেডিও ফিজিক্স অ্যান্ড ইলেকট্রনিক্স ইনস্টিটিউটের জাতীয় উপদেষ্টা কমিটির সদস্য। তিনি বহু আন্তর্জাতিক সেমিনার এবং সম্মেলনে, 1989 সালে ইন্ডিয়ান অ্যাসোসিয়েশন ফর দ্য কাল্টিভেশন অফ সায়েন্সের 54 তম বার্ষিক সভা এবং জেপি ইনস্টিটিউট দ্বারা আয়োজিত সিগন্যাল প্রসেসিং অ্যান্ড কমিউনিকেশনের 2013 আন্তর্জাতিক সম্মেলন (ICSC 2013) এ আমন্ত্রিত বা মূল বক্তব্য প্রদান করেছেন। তাদের মধ্যে সমন্বিত তথ্য প্রযুক্তির.