Junto a Carl Pollard escribió numerosos libros introductorios a la teoría sintáctica de los lenguajes naturales y, particularmente, al marco teórico conocido como gramática sintagmática nuclear (Head-driven phrase structure grammar o HPSG).
También participó en el desarrollo de la gramática de estructura sintagmática generalizada (Generalised Phrase Structure Grammar o GPSG), teoría de la que surge HPSG.
En resumen, su investigación apunta al desarrollo de la lingüística y de la sintaxis del lenguaje natural.
Sus áreas de investigación incluyen las llamadas dependencias no acotadas (conocidas en la tradición chomskiana como movimientos-Cú), el sistema de los verbos auxiliares en inglés, numerosos problemas concernientes a la interfaz entre semántica y sintaxis, y teoría sintáctica concerniente al procesamiento del lernguaje.
Sag obtuvo su doctorado en el MIT, con una tesis acerca del funcionamiento de la elipsis (bajo la tutoría de Noam Chomsky).