Wielkie znaczenie dla biologii mają badania Dybowskiego nad endemiczną, reliktową fauną Bajkału. Poza opisaniem około 400 gatunków zwierząt żyjących w jeziorze, opisał też dokładnie tamtejsze warunki hydrologiczne i klimatyczne. Jego dziełem jest teoria powstania Bajkału i ewolucji jego fauny. Światu zwierzęcemu tego jeziora poświęcił 43 prace naukowe. Część z nich legła u podstaw nowej nauki – limnologii. Badania Dybowskiego we wschodniej Syberii trwały niecałe dwanaście lat, ale rezultaty tej pracy przerosły wyniki innych, dobrze finansowanych ekspedycji naukowych. Na podstawie okazów przysyłanych przez Dybowskiego do gabinetu zoologicznego Uniwersytetu Warszawskiego słynny polski ornitolog Władysław Taczanowski opracował faunę ptaków Syberii wschodniej, opisując 434 gatunki ptaków, w tym 80 gatunków nowych lub pierwszy odnotowanych na Syberii. Pobyt na Kamczatce również zaowocował bogatymi materiałami, a wyniki badań nad nimi dały podstawę do publikacji naukowych jego brata Władysława, Władysława Taczanowskiego oraz Władysława Kulczyńskiego. Wartościowe są też materiały antropologiczne zebrane wśród wymierających plemion Kamczatki. Spośród jego prac naukowych opublikowanych po polsku warto wymienić: Zęby zwierząt ssących („Kosmos”, t. 14, 1908);