ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ทันตแพทย์ ดุสิต นันทนพิบูล มีงานวิจัยที่สนใจเกี่ยวกับการดูแลช่องปากในผู้ป่วยมะเร็งศีรษะและลำคอ โดยเฉพาะในด้านทันตกรรมหัตถการ การบูรณะ และการป้องกันฟันผุ ซึ่งมักได้รับผลกระทบจากการฉายรังสีและเคมีบำบัด งานวิจัยเน้นพัฒนาวิธีการดูแลที่เหมาะสมสำหรับผู้ป่วยกลุ่มนี้ ปัจจุบันมีผลงานตีพิมพ์ในระดับนานาชาติและกำลังดำเนินโครงการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อเป็นประโยชน์แก่คนไข้กลุ่มมะเร็งศีรษะและลำคอ ในอีกด้านหนึ่ง ได้ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุไฮดรอกซีอะพาไทต์สังเคราะห์ เพื่อใช้ทดแทนกระดูกและฟัน รวมถึงพัฒนาเป็นส่วนประกอบในผลิตภัณฑ์ดูแลช่องปาก โดยมุ่งออกแบบให้มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเนื้อฟันธรรมชาติ งานวิจัยบางส่วนได้รับการตีพิมพ์แล้ว และอยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อนำไปสู่การจดอนุสิทธิบัตร ขณะเดียวกัน มีการวิจัยด้านทันตกรรมดิจิตอล โดยศึกษาเทคโนโลยี เช่น การสแกนสามมิติ การวัดสีฟันดิจิตอล และการพิมพ์สามมิติ เพื่อเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพในการรักษา ผลการศึกษาได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ และมีแผนพัฒนาต่อเนื่องในเชิงคลินิก

งานวิจัยที่มุ่งเน้นการพัฒนาและประเมินผลวัสดุทางทันตกรรมรักษาคลองรากฟัน (เช่น วัสดุไฮดรอลิกแคลเซียมซิลิเกต) ทั้งในห้องปฏิบัติการและในทางคลินิก รวมถึงการศึกษาทางคลินิกเกี่ยวกับผลลัพธ์การรักษา และผลลัพธ์ที่รายงานโดยผู้ป่วยในงานรักษาคลองรากฟัน รวมถึงมีส่วนร่วมในการจัดทำงานทบทวนอย่างเป็นระบบ (systematic review) ในสาขาทันตกรรมรักษาคลองรากฟันและทันตกรรมรากเทียม