С 1882 экстраординарный профессор, с 1886 ординарный профессор классической филологии в университете в Берлине. В 1905—1906 — ректор. В 1881 действительный Член Берлинской Академии наук. В 1895—1920 секретарь Философско-исторического класса Академии. Состоял в переписке с Германом Узенером, фон Виламовиц-Меллендорфом и другими деятелями культуры и науки.
Отец Людвига Дильса и Отто Дильса.
В девятнадцатом веке идеал объективной истории философии предполагал, что возможно восстановить события такими, как они были. Античные авторы обращались к своим предшественникам не для того, чтобы изложить «историю философии», но с тем, чтобы на этом основании развить свои воззрения. В результате возникло множество вариантов и традиций толкования учения того или иного древнего автора. По этой же причине редактированию и изменению подвергался даже тот, как правило, стандартный, материал, который входил в антологии. Герман Дильс предложил так называемый жанр «доксографии».
Это была схема, объясняющая процесс трансмиссии свидетельств о древнейшем периоде греческой натурфилософии (так называемых «физиков»), которая до сих пор считается в целом верной. Именно, в своем труде Doxographi graeci, опубликованном в 1879, Дильс попытался восстановить тот источник, который лежит в основе всей последующей традиции, названной им доксографической. Неологизм «доксография» (изложение мнений) был предложен для того, чтобы отличить эти свидетельства от жизнеописаний (биографий) отдельных философов и различных изложений школьной философии («преемств философов»), которые были весьма популярны в античности. По представлению Дильса (и его учителя Узенера) античная доксография восходит к труду последователя Аристотеля Теофраста, который в шестнадцати книгах изложил мнения «физиков», располагая их по школам и следуя тематическому принципу. По предположению Дильса, впоследствии этот труд был сокращен и дополнен новыми эллинистическими источниками и получил очень широкое распространение, оказавшись, например, источником для таких далеких друг от друга авторов, как Секст Эмпирик и Тертуллиан. Этот гипотетический труд, названный Дильсом Vetusta placita, ныне утрачен, однако в первом столетии н. э. он был еще раз сокращен и дополнен новыми данными неким неизвестным Аэтием, имя которого трижды упоминается христианским автором Феодоритом. Именно этот текст — и в этом состояла основная гипотеза Doxographi graeci — послужил источником для автора собрания мнений физиков (Placita), которое приписывалось Плутарху, и первой книги антологии Стобея (Eclogae physicae).Кроме того, труд Псевдо-Плутарха, был использован в De historia philosophica, достаточно фрагментарном трактате, авторство которого приписывается Галену. Сопоставление этих текстов, которое проделывает Дильс, позволяет заключить, что они действительно восходят к одному и тому же источнику и, кроме того, в Эклогах Стобея, в целом гораздо более разрозненных, нежели трактат Псевдо-Плутарха, содержатся дополнительные разделы, что указывает на независимость этих авторов друг от друга. Важным дополнительным источником является также трактат Теодорета Излечение эллинских недугов (Graecarum affectionum curatio), в котором, собственно, и указывается источник — Аэций.
Как результат этой реконструкции выстраивается магистральная доксографическая традиция, восходящая к Теофрасту. При этом оказывается, что этим же источником пользовались такие авторы, как Ипполит Римский, другой Псевдо-Плутарх, автор Стромат, фрагменты которых сохранены Евсевием, и (отчасти) Диоген Лаэртский, труд которого представляет собой прихотливое сочетание доксографического и биографического жанров.
Этот же принцип лежит в основе монументального собрания фрагментов «досократиков», которое было впервые опубликовано в 1903 г. -Die Fragmente der Vorsokratiker / Griechisch und deutsch H. Diels; elfte auflage herausgegeben W. Kranz. До конца своих дней Дильс не переставал работать над этим собранием, и этот труд был продолжен его учеником Кранцем.
Хотя Дильс прекрасно понимал, что изолированные фрагменты того или иного древнего автора должны рассматриваться в том контексте, в котором они дошли до нас, структура его собрания эту связь полностью разрушает. Последующие работы, такие как K. Freeman, Ancilla to the Presocratic Philosophers (Oxford, 1948) усиливают эту тенденцию. Дильс расположил фрагменты и свидетельства в хронологическом порядке, следуя successio и игнорируя тот тематический принцип, которому следовал его основной источник — Псевдо-Плутарх, восходящий к Теофрасту. Особенно пострадали свидетельства, которые говорят не об одном отдельно взятом философе, но обсуждают ту или иную традицию или сопоставляют различных мыслителей. На второй план отошли вопросы о том, на каком основании то или иное высказывание было приписано тому или иному автору, равно как и проблема достоверности и корректности той информации, которую нам доставляют наши свидетельства.
Из работ досократиков сохранились только цитаты, содержащиеся в текстах более поздних авторов. Эти цитаты, наряду с сообщениями о досократиках и подражаниями их работам, были сначала собраны Дильсом в стандартный выпуск «Фрагментов досократиков» (Die Fragmente der Vorsokratiker) с пересмотром их Вальтером Кранцем (Walther Kranz) и последующими редакторами, впоследствии был издан труд собраний фрагментов досократиков, который стал стандартным в области древней философии. Именно поэтому принято фрагменты текстов досократиков цитировать в обозначении DK (Diels-Kranz), где каждому автору назначено определенное число согласно хронологическому порядку, также, кроме порядкового числа для каждого автора его собрание текстов разделено на три группы, маркированные в алфавитном порядке:
Так, например, поскольку Протагор — восьмидесятый автор в собрании Дильса-Кранца, то третье свидетельство о его вообще очень краткой биографии, переданное Гесихием, будет цитироваться следующим образом: DK 80 А3.