Staal werkt sinds 2009 als psychiater bij Karakter kinder- en jeugdpsychiatrie (Radboudumc) en sinds 2012 als Principal Investigator bij het Donders Institute for Brain, Cognition and Behavior. Hij is een internationaal erkend expert op het gebied van autismespectrumstoornissen. Hij leidt een team dat fundamenteel, genetisch en neuro-imagingonderzoek integreert met klinische studies van ontwikkelingsstoornissen. Als hoogleraar wil hij een brugfunctie vervullen tussen wetenschap en klinische praktijk: onderzoeksresultaten naar de klinische praktijk brengen en omgekeerd, het wetenschappelijk denken laten inspireren door observaties op de werkvloer.
Wouter Staal is sinds 2016 bestuurslid van de Nederlandse Vereniging voor Autisme (NVA) en Balans en lid van de wetenschappelijke adviesraad van Stumass en Jados, organisaties die woonvoorzieningen voor mensen met autisme opzetten. Daarnaast is hij senior adviseur van de afdeling kinderneurologie en neurorevalidatie van Jilin University (China) en bestuurslid van de Commissie Wetenschappelijke Activiteiten en lid van de visitatie commissie van de Nederlandse Vereniging voor Psychiatrie.
In 2017 werd hij bijzonder hoogleraar autisme spectrum stoornissen aan de Universiteit Leiden.
