Академик Ю.Ю. Дгебуадзе — ведущий ученый-эколог, область его научных интересов: ихтиология, экология, фауна, формообразование, биологические инвазии. Он внес существенный вклад в теорию роста и установление основных закономерностей формирования изменчивости жизненных стратегий рыб в зависимости от экологических факторов, а также механизмов внутривидовой дифференциации рыб. Он принимал участие в написании Национальной стратегии сохранения биоразнообразия России, разделов Большой Российской Энциклопедии, учебных и методических пособий для школьников, студентов, аспирантов и молодых ученых. В последние годы занимается исключительно важной проблемой биологических инвазий чужеродных видов — является лидером в РФ по этому направлению.
Юрий Юлианович успешно совмещает научную деятельность с административной, возглавляя кафедру общей экологии и гидробиологии на биологическом факультете МГУ, являясь заместителем академика-секретаря и руководителем Секции Общей биологии Отделения биологических наук РАН, членом Президиума РАН, заместителем председателя Научного совета РАН по гидробиологии и ихтиологии РАН; вице-президентом Гидробиологического общества при РАН и др.
Деятельность Ю.Ю.Дгебуадзе отмечена на самом высоком уровне многими правительственными и государственными наградами.