Lydia Dalhuisen houdt zich bezig met onderzoek binnen de forensische psychiatrie met een speciale aandacht voor de rol van slachtoffers. Op dit moment is ze bezig met onderzoek naar de rol van slachtoffers tijdens de tenuitvoerlegging van een tbs-maatregel. 
Op 19 oktober 2016 verdedigde Lydia Dalhuisen haar proefschrift Firesetting and firesetters in the Netherlands. Individualization, identification and treatment. In dit unieke grootschalige onderzoek naar brandstichting en brandstichters in Nederland, beschrijft ze kenmerken en subgroepen van brandstichters en geeft ze handreikingen voor opsporing en behandeling van deze daders. Lydia houdt zich nog steeds bezig met onderzoek naar de behandeling van brandstichters.