Hij doet onderzoek op het gebied van muziekcognitie en houdt zich voornamelijk bezig met de cognitie van ritme, timing en tempo. In zijn onderzoek gebruikt hij zowel theoretische, empirische als computationele methoden. Hij is een gepassioneerd voorvechter van dit nieuwe interdisciplinaire vakgebied, dat fundamentele inzichten verschaft in de rol van perceptie, emotie, geheugen, aandacht en verwachting in het luisteren naar muziek.

Op 1 december 2010 hield Honing zijn inaugurele rede 'De ongeletterde luisteraar'. Henkjan Honing is van mening dat alle mensen muzikaler zijn dan ze wellicht zelf denken. Honing schreef hierover het boek Iedereen is muzikaal: wat we weten over het luisteren naar muziek (Nieuw Amsterdam, 2009). Al denkt een luisteraar dat hij passief zit te luisteren in zijn stoel; in feite is hij actief aan het werk. Honing beschouwt muziek daarom niet als een luxe, een bijproduct van de evolutie, maar een menselijk kenmerk dat is overgebleven om onze mentale vermogens te stimuleren en te ontwikkelen.