De Dijn richt zich in haar onderzoek op de wisselwerking tussen politiek en ideeën in Europa en de Verenigde Staten, vooral van 1700 tot nu. Daarbinnen is de Dijn onder andere geïnteresseerd in de beladen geschiedenis van vrijheid in het Westen. Haar onderzoek is gebaseerd op de veronderstelling dat de politieke systemen, normen en praktijken waar we vandaag mee leven niet zomaar zijn ontstaan. Deze systemen zijn namelijk in grote mate gecreëerd volgens specifieke theoretische ideeën en waarden.

In haar meest recente boek Freedom: An Unruly History, dat in 2020 uitkwam, beschrijft de Dijn de ontwikkeling van het begrip vrijheid in Europa en de Verenigde Staten in de afgelopen 2500 jaar. We denken over vrijheid als een waarde die het beste beschermd is door de grenzen van staatsbemoeienis in te perken. Hoe is ons huidige begrip van vrijheid ontstaan? Met dit boek won ze in 2021 een PROSE Award voor Filosofie.

Daarnaast is De Dijn voorzitter van de onderzoeksgroep Politieke geschiedenis aan de Universiteit Utrecht.