Huub Dijstelbloem doet onderzoek naar de verhouding tussen wetenschap en politiek. Hij bestudeert de achtergronden van de relatie tussen kennisontwikkeling en besluitvorming, vooral rond vraagstukken die een technologische dimensie hebben, maatschappelijk debat oproepen en normatieve en wetenschappelijke onzekerheden kennen. Specifieke onderwerpen in zijn huidige onderzoek zijn de langetermijnhoudbaarheid van voedselsystemen en de digitalisering van de grenscontrole en surveillance van reizigersverkeer. Zijn onderzoek ligt op het snijvlak van de wetenschapsfilosofie en de politieke filosofie, en bevat een combinatie van conceptuele, normatieve en empirische benaderingen.

Dijstelbloem is sinds 2009 werkzaam als senior onderzoeker en projectcoördinator bij de Wetenschappelijke Raad voor het Regeringsbeleid (WRR). Daarnaast is hij sinds 2005 docent Wetenschapsfilosofie aan de UvA. Van 2006 tot 2009 werkte hij als programmacoördinator bij het Rathenau Instituut. Dijstelbloem is lid van de Raad van Advies van het Instituut voor Interdisciplinaire Studies van de UvA en bestuurslid van de Interuniversitaire onderzoeksschool Wetenschap, Technologie en Moderne Cultuur (WTMC). Ook was hij lid van de redactie van Krisis, een open-access en peer-reviewed tijdschrift voor actuele filosofie. 

Onder redactie van Dijstelbloem verscheen een groot aantal boeken, waaronder Bestemming gewijzigd. Moderniteit en stedelijke transformaties (2013, redactie met Hans Harbers, Rob Hagendijk en Pauline Terreehorst), Onzekerheid troef. Het betwiste gezag van de wetenschap (Van Gennep 2011, red. met Rob Hagendijk), Migration and the New Technological Borders of Europe (Palgrave 2011, red. met Albert Meijer), De Migratiemachine (Van Gennep 2009, red. met Albert Meijer), Reshaping the Human Condition. Exploring Human Enhancement (Rathenau 2008, red. met Leo Zonneveld en Danielle Ringoir) en Politiek vernieuwen. Op zoek naar publiek in de technologische samenleving (Van Gennep 2008). Daarnaast heeft hij bijgedragen aan vele rapporten en verkenningen van de WRR waaronder Publieke zaken in de marktsamenleving (Amsterdam University Press 2012) en Het gezicht van de publieke zaak. Openbaar bestuur onder ogen (Amsterdam University Press 2010, red. met Paul den Hoed, Jan Willem Holtslag en Steven Schouten). Ook heeft hij enkele tientallen boekbijdragen en artikelen op zijn naam staan.