Защитил кандидатскую диссертацию в 1993 году на тему «Остеохондропатии области коленного сустава у детей».

В 2004 году защитил докторскую диссертацию на тему «Дистрофические кисты кости у детей (морфология, клиника, диагностики, лечение)».

Область научных интересов: управляемый остеогенез в травматологии и ортопедии, артроскопия, малоинвазивная хирургия суставов, остеосинтез в травматологии.

Член Российского артроскопического общества, Российской ассоциации детских хирургов, действительный член общества хирургов Москвы и Московской области.

Действительный член Академии медико-технических наук РФ.

Член редколлегии журнала  «Детская хирургия».

Опубликовано более 300 научных работ, соавтор монографии «Эндоскопическая хирургия у детей» 2002 г., монографии «Множественные и сочетанные травмы у детей», учебника «Хирургические болезни детского возраста» 2004 г., национального руководства «Детская хирургия» 2008 г., руководство для врачей "Детская хирургия: клинические разборы" 2011, учебника "Детская хирургия" 2014 г., монографии "Эндохирургические операции у новорожденных"2015 г., имеет 7 изобретений.

Под руководством Д.Ю. Выборнова защищено 9 кандидатских диссертации.