Estudió Medicina en la Universidad de Turín con Giuseppe Levi y desde 1940 fue profesor de Patología en esa misma universidad.

Posteriormente se traslada a Estados Unidos, país del que adquirió la nacionalidad.

Dedicó todas sus investigaciones al estudio de los tumores en especial a los efectos de los virus sobre las células.

Con las conclusiones de sus estudios Dulbecco llegó a la idea de que los virus pueden desempeñar un papel destacado en la génesis del cáncer Padre del proyecto genoma.

Obtuvo el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1975, premio que compartió con David Baltimore y Howard M. Temin