Ditlev E. Brodersen forsker i de mekanismer, der gør mikroorganismer, især bakterier, i stand til at overleve og modstå udfordringer som antibiotika og vira i deres omgivelser. Ved hjælp af strukturel biologi, biokemi og mikrobiologi arbejdes der på at forstå disse processer dybdegående. Denne viden kan anvendes til at udvikle nye behandlingsmetoder mod infektionssygdomme.
Ditlev E. Brodersen underviser i Biomolekylær Struktur og Funktion, Immunologi og Mikrobiologi og Introduktion til Molekylærbiologi.