Вместе с исследователем Уолтером Питтсом Уоррен Мак-Каллок заложил базу для последующего развития нейротехнологий. Его новые теоретические обоснования превратили язык психологии в конструктивное средство описания машины и машинного интеллекта. Одним из способов описания задач такого рода было выбрано математическое моделирование человеческого мозга, для чего потребовалось разработать теорию деятельности головного мозга. Уоррен является автором гипотезы (вместе с Питтсом), согласно которой нейроны упрощенно рассматривались устройством, оперирующим двоичными числами. Заслуга Мак-Каллока и Питтса состоит в том, что их сеть из электронных «нейронов» теоретически могла выполнять числовые или логические операции потенциально любой сложности.
Исследования Мак-Каллока имеют очень большой вес в теории искусственных нейронных сетей и кибернетике. В последней, однако, после разрыва с Норбертом Винером, он оказывается вне основных исследований.