A sua investigação tem-se centrado no modo como os mecanismos neurais e endócrinos interagem na regulação dos comportamentos reprodutores em peixes. Esta investigação será agora expandida para a componente genética com a aplicação de técnicas que permitirão identificar os prinicipais genes envolvidos na modulação neuroendócrina dos comportamentos reprodutores em peixes.
A espécie que David Gonçalves tem utilizado como modelo para estudar estas questões é o blenídeo S. pavo. Esta espécie apresenta polifenismos reprodutores masculinos, podendo os machos reproduzir-se mediante a aquisição de ninhos a partir dos quais cortejam as fêmeas ou, no caso dos machos menores, mimetizando a morfologia e comportamento feminino de modo a aproximarem-se dos ninhos dos machos maiores e fertilizarem parasiticamente alguns ovos. O modo como os mecanismos genéticos, endócrinos e neurais interagem de modo a induzir as diferenças comportamentais observadas entre estes polimorfismos reprodutores constitui o tema central da sua investigação.