Dieffenbach jest pamiętany jako pionier chirurgii plastycznej i przeszczepów skóry. Uznanie zdobył swoimi pracami na temat rynoplastyki i chirurgii twarzowo-szczękowej. Rozwinął wcześniejsze idee Josepha Constantine’a Carpue (1764-1846), chirurga który wykonał pierwszą w Europie plastykę nosa. W 1839 roku wykonał pierwszą udaną miotomię u chłopca z zezem. W 1828 roku opublikował pionierską pracę „Die Transfusion des Blutes und die Infusion der Arzneien in die blutgefässe” na temat transfuzji krwi.
Prace Nonnulla de regeneratione et transplantatione (1822) Über eine neue und leichte Art der Wiederherstellung der eingefallenen Nasen aus den Trümmern der alten. Magazin für die gesammte heilkunde mit besonderer Rücksicht auf das Militair-Sanitäts-Wesen im königlich-preussischen Staate, Berlin, 1828. Die Transfusion des Blutes und die Infusion der Arzneien in die blutgefässe, u. s. w. Berlin, 1828. Chirurgische Erfahrungen, besonders über die Wiederherstellung zerstörter Theile des menschlichen Körpers nach neuen Methoden. Neue Heilmethode des Ectropium.