Fou professor de física (1820) i director (1830) de l’École Polytechnique. Centrà les seves primeres investigacions en el camp de la química: descobriment del clorur de nitrogen (1811) i de l’àcid hipofosfòric, i anàlisi de la composició química de l’aigua (1820) en col·laboració amb Berzelius. Els treballs més importants de Dulong en el camp de la física foren elaborats, pràcticament en llur totalitat, en col·laboració amb Petit, professor de física a l’École Polytechnique. Investigà bàsicament sobre la teoria de la calor: dilatació i mesurament de temperatures (1816), transferència de la calor (1818), calor específica dels gasos (1829), elasticitat del vapor a temperatures elevades (1830). Els noms d’ambdós investigadors han restat associats a la llei empírica sobre les calors específiques (llei de Dulong-Petit).