Dulbecco vinstri Caltech fyrir Salk Institute for Biological Studies í La Jolla, Kalifornía, árið 1963. Þar sem hann Anché gerðar rannsóknir á dýrum æxli veirum. Árið 1972 hann fór til Bandaríkjanna og fór á Imperial Cancer Research Fund í London, þar sem hann hélt áfram námi í krabbameins. Dulbecco þá aftur til Bandaríkjanna. Frá 1977 til 1981 var hann prófessor við University of California Medical School, San Diego. Hann kom síðan til Salk Institute árið 1977. Árið 1986 er hann Theproposed Human Genome Project til að kortleggja allt genamengi og finna allar genum sem gera upp mannlega genomic uppbyggingu.
Hann starfaði sem forseti Salk Institute 1989 1992. Árið 1990 varð hann forstöðumaður ítalska Group á genamengi mannsins Program á National Research Council í Mílanó, Ítalía. Þar sem hann further gerðar rannsóknir, einkum á uppruna brjóstakrabbameins. Árið 2000 tilkynnti hann um uppgötvun sína á geninu sem ber ábyrgð á illkynja osteopetrosis, hrikaleg erfðasjúkdóm sem hefur áhrif á börn.