Yüksek lisans derecesini aldıktan sonra Dulbecco bir subay olarak orduda görev yaptı. 1938 yılında taburcu edildi ve Torino Üniversitesi'nde doktora sonrası doktora çalışmalarına başladı. Bir yıl sonra II. Dünya Savaşı'nda (1939-1945) hizmet etmeye çağırıldı. Rusya'da yaralandı ve eve gönderilmeden önce birkaç ay hastanede yattı. Alman Ordusu İtalya'yı ele geçirdiğinde Dulbecco, Direnişe doktor olarak katıldı. Savaştan sonra, Torino kentinin belediye meclisinde bir pozisyon aldı. Ancak politik hayattan zevk almadı ve aylar içinde Levi'nin laboratuvarına geri döndü. Ayrıca okula döndü ve iki yıl boyunca fizik dersleri aldı.
Levi'nin laboratuvarında Dulbecco, onu çalışmaya ABD'ye gitmeye teşvik eden Levi-Montalcini ile tekrar bir araya geldi. 1946'da, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir laboratuvarda genetik alanında çalışan Luria, onu gezmeyi de teşvik etti. 1947'de Dulbecco, ABD'ye taşındı ve Luria ile birlikte Indiana Üniversitesi'nde virüs okudu. Kısa bir süre sonra, önemli bir keşif yaptı. Ultraviyole ışık tarafından etkisiz hale getirilen fajların fotoreaktivasyonunu keşfetti. Bu, 1949 yılında California Institute of Technology'de (Caltech) bir pozisyon öneren Alman doğumlu Amerikalı biyolog Max Delbruck'un ilgisini çekti.
Delbruck’un yönetimi altında Dulbecco, bakteri fajları üzerine araştırmalar yaptı. Caltech, hayvan virüsü alanında çalışma için fon aldığında, Delbruck, Dulbecco'dan bölgede araştırma yapmasını istedi. Dulbecco daha sonra poliomyelitis virüsünü araştırdı ve araştırması bir çocuk felci aşısının gelişimine katkıda bulundu. Ayrıca, hücre kültürlerini kullanarak bir hayvan testi tekniği ile hayvan virüslerini tahlil etmenin bir yolunu keşfetti. Bu keşif, laboratuar araştırmalarına hayvan virolojisi alanını açmış ve öğrencileri, Howard Temin ve David Baltimore tarafından tersine transkriptaz enziminin bağımsız keşfine yol açmıştır. Üçü 1975 Nobel Ödülü'nü fizyoloji veya tıpta paylaştı. Dulbecco bir doçent oldu ve daha sonra Caltech'de tam profesör oldu ve 1953'te ABD vatandaşı oldu.
Dulbecco, La Jolla, California'daki Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü için Caltech'i 1963'te bıraktı. Burada ayrıca hayvan tümör virüsleri üzerine araştırmalar yaptı. 1972'de Amerika Birleşik Devletleri'nden ayrıldı ve Londra'daki Imperial Kanser Araştırma Fonu'na gitti. Dulbecco daha sonra Amerika Birleşik Devletleri'ne döndü. 1977'den 1981'e kadar San Diego'daki California Tıp Fakültesi'nde profesördü. Daha sonra 1977'de Salk Enstitüsü'ne döndü. 1986'da İnsan Genom Projesi'ni tüm genomu haritalamak ve insan genomik yapısını oluşturan tüm genleri tanımlamak için önerdi.
1989-1992 yılları arasında Salk Enstitüsü'nün başkanlığını yaptı. 1990'da İtalya'nın Milan Ulusal Araştırma Konseyi'nde İnsan Genom Programı İtalyan Grubunun yöneticisi oldu. Orada özellikle meme kanseri kaynaklı daha fazla araştırma yaptı. 2000 yılında, yeni doğanları etkileyen ölümcül bir kalıtsal hastalık olan malignan osteopetrozdan sorumlu genin keşfini açıkladı.
Renato dulbecco ünlü bir amerikalı biyologdur. Renato dulbecco, WordsSideKick.com hakkında daha fazla bilgi edinin.