Tohtori Gallo on kansainvälisesti tunnustettu siitä, että hän löysi HIV:n AIDSin aiheuttajana. Biolääketieteellisenä tutkijana hän on sittemmin käyttänyt suuren osan urastaan työskennelläkseen aidsin ja muiden kroonisten virussairauksien poistamiseksi. 1980-luvun alussa Gallo ja hänen työryhmänsä olivat myös edelläkävijöitä HIV-veritestin kehittämisessä, jonka avulla terveydenhuollon työntekijät pystyivät ensimmäistä kertaa seulomaan AIDS-viruksen, mikä johti nopeampaan diagnoosiin ja suojasi samalla verensiirtoja saavia potilaita. Hänen tutkimuksensa auttoi lääkäreitä myös kehittämään HIV-hoitoja, joilla voidaan pidentää virustartunnan saaneiden elämää. Hänen vuonna 1996 tekemänsä löytö, jonka mukaan kemokiineiksi kutsuttu luonnollinen yhdiste voi estää HIV-viruksen ja pysäyttää AIDSin etenemisen, oli Science-lehden mukaan yksi tuon vuoden tärkeimmistä tieteellisistä läpimurroista.
Ennen AIDS-epidemiaa Gallo tunnisti ensimmäisenä ihmisen retroviruksen ja ainoan tunnetun ihmisen leukemiaviruksen – HTLV:n – joka on yksi harvoista tunnetuista viruksista, joiden on osoitettu aiheuttavan ihmiselle syöpää. Vuonna 1976 hän ja hänen kollegansa löysivät Interleukiini-2:n, joka on kasvua säätelevä aine, jota käytetään nykyään hoitona joissakin syövissä ja jopa AIDSissa. Vuonna 1986 hän ja hänen ryhmänsä löysivät ensimmäisen uuden ihmisen herpesviruksen yli 25 vuoteen (HHV-6), jonka myöhemmin osoitettiin aiheuttavan Roseola-nimistä lastentautia.
Tänä päivänä tohtori Gallon työ jatkuu Institute of Human Virology -instituutissa (IHV), joka on Marylandin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan instituutti, jonka perustamisessa tohtori Gallo oli mukana vuonna 1996. IHV on ensimmäinen laatuaan virologian keskus, joka yhdistää tutkimuksen, potilaiden hoidon ja ennaltaehkäisyohjelmien tieteenalat yhteisessä pyrkimyksessä nopeuttaa edistystä. Vuonna 2011 Gallo oli mukana perustamassa maailmanlaajuista virusverkostoa (Global Virus Network), jonka tarkoituksena on antaa maailmalle valmiudet reagoida nopeasti ihmiskuntaa uhkaaviin uusiin tai uudelleen ilmaantuviin viruksiin, saada aikaan yhteistyötä maailman johtavien virologien välillä ja tukea seuraavan sukupolven koulutusta.
Ennen IHV:n johtajaksi tuloaan vuonna 1996 Gallo vietti 30 vuotta Kansallisen terveysinstituutin (National Institutes of Health) Kansallisessa syövän tutkimuslaitoksessa (National Cancer Institute), jonka kasvainsolubiologian laboratoriota hän johti. Tohtori Gallo on saanut lukuisia tieteellisiä kunnianosoituksia ja palkintoja eri puolilta maailmaa, hänellä on 35 kunniatohtorin arvonimeä ja hän on julkaissut lähes 1 200 artikkelia.
Tohtori Gallo oli maailman viitatuin tiedemies 1980- ja 1990-luvuilla, ja tänä aikana hänellä oli ainutlaatuinen kunnia voittaa kahdesti Amerikan arvostetuin tieteellinen palkinto – Albert Lasker Award in Medicine – vuosina 1982 ja 1986. Hän oli maailman kolmanneksi merkittävin tiedemies vuosina 1983-2002 (PNAS, 15. marraskuuta 2005, vol102, no.46, 6569-16572).