Dahlbom företog en rad resor såväl inom Sverige som utomlands för entomologiska fältstudier, flera gånger tillsammans med J.W. Zetterstedt. Han publicerade en rad avhandlingar om insekter, framför allt steklar. Hans viktigaste arbete är Hymenoptera europaea praecipue borealia (’Europeiska steklar, i synnerhet nordliga’), 1–2 (1843–54), ett verk som haft stor