È Professore ordinario di Filosofia morale all’Università Roma Tre. Dal 2000 insegna regolarmente anche alla Tufts University (Massachusetts). È stato Fulbright Fellow alla Harvard University e Visiting Scholar al Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ha tenuto corsi presso la Case Western Forrest University (Ohio), il Saint Mary’s College (Indiana), la Cardinal Stefan Wyszynski University (Polonia), l’Università della Svizzera Italiana (Svizzera), la Universidad Autónoma de Madrid (Spagna), la Scuola dottorale della LUISS (Roma) e la Scuola di Studi Avanzati dell’Università di Torino. I suoi principali interessi di studio riguardano la questione del libero arbitrio, l’etica, la filosofia della mente, la teoria dell’azione, le prospettive del naturalismo filosofico e la storia della filosofia italiana. Presso l’Università Roma Tre è dal 2009 delegato del Rettore ai rapporti con gli studenti e dal 2013 membro del Consiglio del Centro d'Ateneo per la Formazione e lo sviluppo professionale degli Insegnanti della Scuola secondaria (CAFIS). Dal 2001 al 2009 è stato membro del Consiglio di Amministrazione di tale università. È stato relatore di tesi di dottorato o membro di commissioni dottorali presso Columbia University (New York), Paris IV - Sorbonne, Genève, Universidad de Valencia, Universidad Autonoma de Madrid, Radboud University Nijmegen, Genova, Roma Tor Vergata, Firenze, LUISS (Roma), Padova, Pavia, Sassari, Siena, Scuola Normale Superiore - sede di Firenze, Torino. È stato relatore o correlatore di tesi di laurea presso Scuola Normale Superiore di Pisa, Università La Sapienza di Roma, Università di Siena, Università di Aquila, Università Statale di Pisa. Collabora regolarmente al supplemento culturale del Sole 24 ore. Ha scritto anche per La Repubblica, La Stampa, Il manifesto e The Times di Londra. Con M. Ferraris e A. Varzi ha condotto quattro serie della trasmissione di filosofia della Rai Zettel. Filosofia in movimento.
Ha scritto le monografie Dal punto di vista dell’interprete (Carocci 1998), Il libero arbitrio (Laterza 2017), Azione (Il Mulino 1998), Etica e scienza cognitive (con Massimo Marraffa, LUISS University Press, 2016) e Liberal Naturalism (con David Macarthur, Harvard University Press, in preparazione) e curato oltre venti raccolte di saggi. È autore di oltre cento pubblicazioni in sei lingue, su prestigiose riviste e in collettanee per Oxford University Press, Routledge, Cambridge University Press, Routledge, Cambridge Scholars, Mentis, Ontos, Springer, Rodopi, Bompiani, Cortina, Mondadori, Einaudi, Enciclopedia Italiana Treccani. È Worldwide literary executor di Hilary Putnam.
Ha tenuto conferenze e partecipato a convegni in molte prestigiose università in Europa e negli Stati Uniti. Nel 2006, l’asteroide 5329 “Asteroid DeCaro” è stato così chiamato così in suo onore.