În 1922, și-a susținut teza de doctorat cu tema ''Contribuțiuni la studiul sindromului parkinsonian postencefalitic'', potrivit dicționarului 'Membrii Academiei Române (1866-2003)' (București, Editura Enciclopedică/Editura Academiei Române, 2003).

A fost medic secundar la Serviciul Neurologic al Spitalului Militar din București, între anii 1922-1926, desăvârșindu-și aici pregătirea de chirurg.

A fost medic neuropsihiatru la spitale din Jimbolia (1929-1931), unde a practicat primele intervenții neurochirurgicale, precum și șef al Serviciului de neurologie la un spital din Cernăuți (1931-1933), din această perioadă datând și publicarea primelor sale comunicări pe teme de neurochirurgie.

În 1934 a revenit la București, unde a fost medic, mai întâi la Spitalul de Urgență, apoi, din 1935, la Spitalul Militar Central, unde fusese creat un serviciu de neurochirurgie. Între anii 1945-1946, Dumitru I. Bagdasar a fost profesor de clinică neurochiurgicală la Facultatea de Medicină din București, precum și ministru al Sănătății.

De numele său se leagă punerea bazelor practicii neurochirurgicale din România. A preconizat noi tehnici operatorii și a perfecționat instrumentarul chirurgical, precum și procedeele de investigare a simptomatologiei neurologice. A cercetat traumatismele cranio-cerebrale și abcesele intracraniene, a efectuat investigații histopatologice și clinice asupra tumorilor cerebrale, cerebeloase și medulare etc.

Dumitru I. Bagdasar a efectuat, printre primii în Europa, operația de chordotomie, menționează, de asemenea, dicționarul 'Membrii Academiei Române (1866-2003)'. Între 1935-1945 a efectuat 492 de intervenții vertebro-medulare.

Rezultatele cercetărilor sale sunt cuprinse într-o serie de lucrări științifice, dintre care amintim: ''Traumatismele cranio-cerebrale acute'' (1940), ''Tuberculomul cerebral'' (1940), ''Tumorile cerebeloase'' (1943), ''Boala lui Lindau'' (1944) etc. În ultimii săi ani de viață s-a preocupat de întocmirea primului ''Tratat de neurochirurgie'' din România (în colaborare), care a apărut postum, în 1948.

Prof. Dumitru I. Bagdasar a murit la 16 iulie 1946, la București. Cauza decesului său a fost o metastază cerebrală pe care el însuși o diagnosticase și o urmărise medical.

După două luni, soția sa, Florica Bagdasar, medic cu specialitatea neuropsihiatrie infantilă, a devenit ministrul Sănătății din România, funcție deținută până în 1948. A fost prima femeie ministru din istoria țării.

Dumitru I. Bagdasar a fost ales membru post-mortem al Academiei Române la 28 octombrie 1948.

În 1975 a fost înființat în București Spitalul Clinic ''Prof. Dr. D. Bagdasar'', de prof. dr. Constantin Arseni (1912-1994), elev și continuator al apostolatului medical al prof. D. Bagdasar în dezvoltarea neuroștiințelor din România. În 1993 Spitalul Clinic ''Prof. Dr. D. Bagdasar'' a devenit spital de urgență, iar din 2001 și-a schimbat denumirea în Spitalul Clinic de Urgență 'Bagdasar-Arseni', conform bagdasar-arseni.ro. AGERPRES/(Documentare - Horia Plugaru, editor: Doina Lecea, editor online: Alexandru Cojocaru)