Vermetten heeft onderzoek gedaan naar medisch-biologische en neurowetenschappelijke aspecten van posttraumatische-stressstoornis (PTSS). Hij is kolonel-arts en -psychiater bij het Ministerie van Defensie, waar hij zich onder andere bezighoudt met de behandeling van soldaten en veteranen. Sinds dit jaar leidt Vermetten voor de Arq Pyschotrauma Expert Groep het eerste Nederlandse onderzoek naar de behandeling van PTSS met de 'partydrug' MDMA.

Hij promoveerde in 2003 op zijn proefschrift “Posttraumatic Stress Disorders: Neurobiological Studies in the Aftermath of Traumatic Stress” aan de Universiteit Utrecht en is aan verschillende universiteiten in de VS verbonden geweest als onderzoeker.