Академик, лауреат Ленинской и Государственной премий СССР, автор Открытия СССР, член Европейской академии (Academia Europaea), награждён Серебряной медалью Королевского общества (Великобритания), Золотой медалью им. А.Н. Несмеянова Президиума АН СССР и премией фонда «Maison de la Chimie» Французского химического общества. Директор ИНЭОС РАН (1988 — 1996).
Выдающийся учёный, проложивший новые пути в органической, металлоорганической и бионеорганической химии и катализе. Основные научные достижения — открытие фиксации азота и углекислого газа в мягких условиях соединениями переходных металлов, синтез слоистых соединений графита с переходными металлами и s-органических производных кобальта и родия в необычных состояниях окисления, создание органических суперэлектрофилов, инициирующих селективную функционализацию алканов и циклоалканов, разработка новых подходов к химиотерапии рака и пионерские исследования по химии небензоидных ароматических систем, создание концепции гетероаналогов карбенов — «карбеноидов». После Д.Н.Курсанова много лет возглавлял отдел «Органическая химия» реферативного журнала «Химия». Был председателем Научного совета РАН по элементоорганической химии. Cоздатель в ИНЭОС АН СССР (1964) и руководитель (по 1994) лаборатории комплексных металлоорганических катализаторов.
