Il passe l’année suivante comme assistant au laboratoire d’hygiène à Paris puis devient Traveling fellow à la Rockfeller Foundation en 1920-1921. Il obtient son diplôme de philosophie en 1925 à l’université d’Edimboug, puis son doctorat en Sciences pharmacodynamiques et thérapeutiques à l’université de Liège en 1925 où il devient professeur dans ces matières en 1931. Il fréquente les universités de Paris, de Nancy en 1934 et est nommé docteur Honoris causa à l’université de Bordeaux en 1934. Il fut aussi professeur visiteur à Varsovie (Pologne) et à Vilnius (Lithuanie) en 1937-38. Il continue ses recherches qui sont principalement centrées sur les échanges gazeux respiratoires à Liège, à l’institut de médecine expérimentale qu’il dirige.
On peut retrouver la trace de nombreux brevets qu’il prend aux U.S.A. au nom d’une société, l’AEROSOL Corporation of America située à New-York.
Ses inventions concernent principalement des appareils à générer des aérosols.
Il collabore avec beaucoup de scientifiques belges, anglais (notamment Haldane) et américains. Dans son Introduction à l’étude de l’anesthésie, il est fait référence à 93 papiers dont il est premier auteur. On retrouve son nom comme Honorary Vice-President dans les registres de l’I.A.R.S. (International Anesthesia Research Society) pour les années 1936 à 1941. A partir de 1949, il devient directeur du département de physiologie et de pharmacologie, au Stanford research institute qui dépend de la Stanford University. A côté de son livre sur l’anesthésie, L. Dautrebande a également publié plusieurs livres notamment sur les échanges respiratoires (Paris), Les gaz toxiques, Les microaérosols ou L’aérologie : technique, physiologie, thérapeutique, hygiène (Baillière, Paris 1951). Nommé professeur ordinaire de l’université de Liège en 1935, il y enseigne la pharmacologie et la pharmacodynamique pendant 15 ans.
L’introduction à l’étude de l’anesthésie est un remarquable opus qui n’est pas très connu méme chez les anesthésistes belges. Cela tient très probablement au fait que sa publication est tombée à un bien mauvais moment, un an avant la fin des combats de la guerre 1940-45.
Lucien Dautrebande est décédé accidentellement le 22 novembre 1968.
Par décision testamentaire, une Fondation Professeur Lucien Dautrebande fut établie.
Elle distribue un prix international triennal pour un travail de physiologie humaine ou animale. Le dernier prix (2015) a été attribué à Patrice CANI et Nathalie DELZENNNE pour leur contribution à la compréhension du Microbiotome intestinal
Manuel d’anesthésiologie
Aspects actuels de l’anesthésiologie .
L’anesthésie intra-veineuse au penthotal-sodium
L’anesthésie chirurgicale par voie rachidienne 
Recherches sur l’histoire de l’anesthésie anesthésie avant 1846