주요 진료 분야는 뇌졸중재활, 통증재활, 연하곤란이다. 비침습적 뇌자극치료, 로봇보행치료, 가상현실치료 등 새로운 치료법을 도입하는 데 적극적이다. 재활을 통해 걷기에 성공한 사람 중 가상현실 속에서 보행로봇 치료를 받은 환자가 일반 평행봉 보행치료를 받은 환자의 두 배 이상라는 사실을 연구를 통해 밝혀냈다. 뿐만아니라 경두개 전기 자극술을 기존의 작업치료에 접목하면 뇌졸중 후 상지 기능 향상에 더 많은 도움을 준다는 점도 알아냈다. 이와 같이 다양한 연구로 기존의 재활치료보다 한 차원 높은 치료를 제공하고 있다. 그리고 뇌졸중에 걸린 환자는 목숨을 구한다고 해도 마비 등 여러 장애 때문에 절망에 빠지기 쉽고, 환자마다 다른 특징을 보이게 된다. 김 교수는 정확한 예후 예측 검사로 환자 특성에 맞는 맞춤 치료 계획을 세우고, “이 정도까지는 해볼 수 있다. 함께 해보자”는 격려를 통해 환자의 재활 수준을 최고로 끌어 올린다. 대한뇌신경재활학회 정회원, 대한연하장애학회 정회원, 대한뇌기능매핑학회 정회원이며 2009년 신촌세브란스병원 최우수임상교수상을 수상했다.