Основните научни интереси и публикации на Диляна Радославова са в полето на историята и ръкописния репертоар на българските книжовни центрове през Късното средновековие, славянската химногрфия и агиография, кирилската палеография и палеотипия, описанието на славянски ръкописи и старопечатни книги, медиевистичната библиография и създаването на електронни ресурси в областта на славянското книжовно наследство. Член на научните екипи, удостоени с Голямата награда „Питагор“ за най-добър научен колектив (2009 г.) и с наградата „Джон Бел“ на американската Асоциация за българистични изследвания за най-добро издание с българистична проблематика (2017 г.).