Ole Jensen richt zich in zijn onderzoek op de functionele rol van hersenoscillaties bij aandachts- en werkgeheugentaken. Met zijn onderzoeksgroep vond hij dat alfa-oscillaties een belangrijke rol spelen bij het de toewijzing van verwerkingsmiddelen in het werkgeheugen. Aandachtsstoornissen kunnen worden verklaard door een onvermogen om de alfa-activiteit te controleren. Terwijl dit onderzoek voornamelijk is uitgevoerd bij mensen, is onderzoek bij dieren nodig om het mechanisme dat betrokken is bij de opwekking van hersenoscillaties beter te begrijpen. Als bijzonder hoogleraar Humane cognitie wil Jensen het gat tussen onderzoek op mensen en dieren overbruggen voor meer kennis over de psychologische basis van hersenoscillaties en hun rol bij cognitie. Hij wil dit doen in samenwerking met dierwetenschappers aan de Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica van de UvA.

Jensen is hoofdonderzoeker van de Neuronal Oscillations-groep aan het Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour in Nijmegen. Hiervoor werkte hij aan de Helsinki University of Technology (Finland) en de Brandeis University (Waltham, VS). Van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) ontving Jensen zowel een Vidi- als Vici-subsidie. Hij heeft vele publicaties op zijn naam staan in vakbladen als Nature, PNAS, Current Biology, Journal of Cognitive Neuroscience en Trends in Cognitive Sciences.