Từ khi còn là học sinh chuyên Toán - Tin Trường THPT Chuyên KHTN, ĐHQG Hà Nội (khóa 1999-2002), Trần Xuân Bách đã lựa chọn và say mê với lĩnh vực Y tế công cộng. Tốt nghiệp Thủ khoa Trường Đại học Y tế công cộng năm 2006, anh trở thành giảng viên của Viện Đào tạo Y học dự phòng và Y tế công cộng, Trường Đại học Y Hà Nội (từ 2006 đến nay).Sau đó, Trần Xuân Bách hoàn thành chương trình Tiến sĩ tại Đại học Alberta, Canada sau 2 năm học với tất cả các điểm tuyệt đối và bảo vệ xuất sắc luận án với chủ đề: "Chi phí - hiệu quả của kết hợp điều trị kháng virus và điều trị duy trì methadone cho các bệnh nhân HIV/AIDS nghiện chất dạng thuốc phiện". Trở về Việt Nam sớm hơn thời hạn và nuôi ước mơ truyền cảm hứng, anh đã dẫn dắt và chắp cánh tình yêu nghiên cứu Y học cho các sinh viên, nghiên cứu viên trẻ trong nước[4].

Anh tập trung nghiên cứu các vấn đề Kinh tế Y tế và Chính sách Y tế. Anh cho biết, lý do chọn hướng đề tài này bởi nhận thấy vai trò của Kinh tế Y tế ngày càng cần thiết trong quá trình vận hành hệ thống y tế, nhất là trong bối cảnh Việt Nam đang trải qua nhiều sự chuyển đổi cùng một lúc về kinh tế - xã hội, mô hình bệnh tật với các thách thức mới về sức khỏe toàn cầu, cơ chế tài chính và viện trợ quốc tế[6].

Năm 2013, tại Hội nghị quốc tế của Hiệp hội AIDS quốc tế (IAS) tại Malaysia, Trần Xuân Bách là một trong 4 Tiến sĩ được GS. TS. Françoise Barré-Sinoussi, người được giải Nobel Y học 2008 vì phát hiện ra virus HIV, trao học bổng nghiên cứu của IAS để tiếp tục sự nghiệp nghiên cứu của mình tại Đại học Johns Hopkins - nơi anh hoàn thành chương trình Sau Tiến sĩ và gắn bó làm việc đến bây giờ. Vừa giảng dậy ở Việt Nam, vừa tham gia kiêm nhiệm tại Mỹ, Trần Xuân Bách, cũng là người được bổ nhiệm bậc Giáo sư trẻ nhất trong lĩnh vực Y tế công cộng của Đại học Johns Hopkins[3]. Trên website của Đại học Johns Hopkins đã công bố thông tin này và giới thiệu PGS.TS Trần Xuân Bách là người có nhiều kinh nghiệm về các vấn đề phát triển và y tế toàn cầu. Với vai trò là Phó trưởng Bộ môn Kinh tế y tế, Viện Đào tạo Y tế dự phòng (ĐH Y Hà Nội), các nghiên cứu của Trần Xuân Bách tập trung vào tính chi phí và hiệu quả của can thiệp y tế, các ứng dụng của trí tuệ nhân tạo trong y học, y học hành vi và sức khỏe tâm thần, phòng chống HIV/AIDS[3]...

Năm 2014, Trần Xuân Bách được chọn là Lãnh đạo trẻ về Y tế khu vực Châu Á của Hội đồng các Viện hàn lâm quốc tế (IAP). Năm 2015, anh tham gia giảng dạy Chương trình Lãnh đạo trẻ về Y tế thế giới của Viện Hàn lâm Y học New York và Hội đồng các Viện hàn lâm quốc tế (IAP); Chủ trì phiên họp về Lãnh đạo Y tế công cộng tương lai tại Hội nghị thượng đỉnh Y tế thế giới tại Berlin, Đức[1]. Anh cũng đại diện các lãnh đạo trẻ về Y tế thế giới của IAP tham dự Đại Hội đồng Y tế thế giới của Liên Hợp Quốc tại Geneva, Thụy Sỹ[1].