Heiko Braak erforscht pathologische Veränderungen des zentralen, peripheren und enterischen Nervensystems bei neurodegenerativen Erkrankungen, insbesondere der Parkinson- und Alzheimer-Krankheit. Er konnte zeigen, dass die charakteristischen Protein-Ablagerungen bei der Parkinson-Krankheit zuerst in Nervenzellen des Riechkolbens und des Magen-Darm-Trakts auftreten und sich erst während des Verlaufs der Krankheit im Gehirn ausbreiten.
Braak studierte Humanmedizin an den Universitäten Hamburg, Berlin und Kiel und wurde 1964 in Kiel promoviert. Dort habilitierte er sich 1970 für das Fach Anatomie und war von 1974 bis 1980 als Professor tätig. Von 1980 bis zu seiner Emeritierung im Jahr 2002 hatte er eine Professur für Anatomie an der Universität Frankfurt inne. Von 2009 bis 2011 war er Gastprofessor am Zentrum für klinische Forschung der Universität Ulm, wo er seit 2012 als Seniorprofessor arbeitet. Die Leopoldina wählte Heiko Braak 2009 in die Sektion Anatomie und Anthropologie.