Доктор искусствоведения, профессор, академик Российской академии наук. Председатель Совета по историко- теоретическим проблемам искусствознания в отделении литературы и языка РАН. Член Союза художников СССР (1955). Действительный член Независимой академии эстетики и свободных искусств (1992). Участник выставочных вернисажей и критических дискуссий, многих научных конференций в России и за рубежом.Специалист по истории русского изобразительного искусства от древнейших времен до со временности. Одну из важнейших для себя задач Д. В. Сарабьянов видел в высвобождении из «опалы» считавшихся формалистами художников конца XIX – начала XX века (К. Петров-Водкин, П. Кузнецов, Р. Фальк, В. Татлин, К. Малевич, В. Кандинский) и возвращение их на свои места в истории мирового искусства. В 1960–1990-е годы выступал с лекциями и докладами в США, Германии, Австрии, Франции, Чехословакии, Англии, Италии и других странах. Опубликовал более 360 статей и книг, среди них:
«С. В. Малютин» (1952),
«Народно-освободительные идеи русской живописи второй пол. XIX в.» (1955),
«С. А. Чуйков» (1958; 2-е изд. 1976),
«Образы века. О русской живописи XIX в., ее мастерах и их картинах» (1967),
«П. А. Федотов» (1969; 2-е изд. 1985),
«Русская живопись кон. 1900-х — нач. 1910-х гг.: очерки» (1971),
«П. А. Федотов и русская художественная культура 1840-х гг.» (1973),
«Русские живописцы нач. ХХ в.: новые направления» (1973),
«Русское искусство первой пол. XIX в.» // «История русского и советского искусства» (1979; 2-е изд. 1989),
«Русская живопись XIX в. среди европейских школ: опыт сравнительного исследования» (1980),
«О. А. Кипренский» (1982);
«Стиль модерн: истоки, история, проблемы» (1989; 2-е изд. 2001),
«История русского искусства второй пол. XIX в.» (1989),
«Russian Art from Neoclassicism to the Avant-Jarde» (London, 1990),
«История русского искусства кон. XIX — нач. ХХ вв.» (1993),
«Русская живопись: пробуждение памяти» (1998),
«Россия и Запад: историко-художественные связи XVIII — нач. ХХ вв.» (2003),
«Живопись Роберта Фалька» (2006) и др.
Статьи
«Новейшие течения в русской живописи предреволюционного десятилетия (Россия и Запад)» (1980);
«К своеобразию живописи русского авангарда нач. ХХ в.» (1989) и др.