La ricerca di Davide Dainese si attesta attorno a tre macro-aree tematiche (mistica, teologia politica, storia conciliare) e a tre aree cronologiche (Tarda Antichità, Età Moderna, Età Contemporanea). I suoi interessi scientifici coprono tuttavia anche il Medioevo latino e greco.
Dainese, inoltre, nell'ambito del PRIN2022 "Resilient Septuagint", nel corso degli ultimi anni si sta interessando al campo delle Digital Humanities.
Il cristianesimo antico e tardo-antico
La ricerca di Dainese relativa al cristianesimo antico e tardo-antico concerne la Tradizione Alessandrina, sotto tre profili: la mistica (giudaismo alessandrino, gnosticismo, Clemente di Alessandria e Origene), la "teologia politica" e le sue radici di lungo periodo (Eusebio di Cesarea), la storia conciliare (il concilio di Nicea e la conciliarità/sinodalità del primo Millennio).
Il cristianesimo nella Prima Età Moderna
Per quanto concerne la Prima Età Moderna, la ricerca di Dainese si è concentrata sull'epoca del post-concilio tridentino e sulle guerre di religione tra XVI e XVII secolo, inizialmente con un interesse per le questioni relative alla "recezione" dei Padri della Chiesa, successivamente per la storia del diritto e del pensiero politico.
Il cristianesimo in Età Contemporanea
Sotto questa prospettiva Dainese ha studiato due temi: il pontificato di papa Bergoglio e il rapporto tra il cardinale Giacomo Lercaro e Giuseppe Dossetti in merito alla liturgia tra pre- e post-concilio Vaticano II.
Informatica umanistica
Cogliendo le sfide del deep learning ed esplorandone le potenzialità, la ricerca di Dainese è rivolta a soluzioni di machine learning sulla base di data set e training set biblici. All'interno dell'infrastruttura di ricerca Resilience-RI, assieme ad Anna Mambelli ha elaborato una classificazione ontologizzabile per l'intertestualità nell'ambito della letteratura patristica.
Come editore della serie Conciliorum Oecumenicorum Generaliumque Decreta del "Corpus Christianorum", infine, Dainese ha curato anche l'edizione critica dei decreti delle chiese cattolica e ortodosse dal Medioevo alla Contemporaneità.