Promoval na lékařské fakultě Karlovy univerzity v Praze v roce 1950. Po promoci pracoval na I. interní klinice Všeobecné nemocnice v Praze jako sekundář, vědecký aspirant a později jako odborný asistent.
V roce 1955 se stal kandidátem lékařských věd v oboru interní medicíny, habilitoval v roce 1960 jako docent radiobiologie, v roce 1964 obhájil doktorskou práci v oboru patofyziologie, o rok později byl jmenován profesorem nukleární medicíny. Atestaci z vnitřního lékařství složil v roce 1956, z oboru nukleární medicíny v roce 1968.
V roce 1957 byl jmenován přednostou tehdejšího Fyzikálního ústavu fakulty všeobecného lékařství Univerzity Karlovy v Praze. Během krátké doby přebudoval malý, odborně bezvýznamný ústav, ve špičkové univerzitní pracoviště, na kterém vedle tradiční biofyziky byla pěstována radiobiologie, radiofarmakologie, hematoonkologie, experimentální onkologie, radiochemie. Během patnácti let vybudoval dvě oddělení nukleární medicíny (v rámci tehdejších Fakultní nemocnice I a Fakultní nemocnice II v Praze 2. Na FVL UK zavedl se spolupracovníky výuku nukleární medicíny a vydal první učebnici oboru. Inicioval a vedl jednu z prvních klinicky sledovaných studií, kde mezioborově se soustředili na diagnostiku a léčbu Hodgkinských lymfomů. Úspěšnost výsledků lze dokumentovat souborem 50 dětí od vyléčených pacientek s touto diagnózou a 75% přežitím léčených nemocných po deseti a více letech. Významná byla i jeho angažovanost v radiobiologii, kdy ve funkci předsedy řídící pracovní skupiny Z 10 při Vojenském lékařském a doškolovacím ústavu Jana Evangelisty Purkyně v Hradci Králové vedl až do roku 1975.
Pracoviště, později již Katedru a ústav biofyziky a nukleární medicíny FVL UK, jedno z největších univerzitních pracovišť, vedl déle než 33 let. V 65 letech v roce 1991 odchází do starobního důchodu, ale rozhodně ne do penze. Zůstává na zkrácený pracovní úvazek v rámci laboratoře pro patofyziologii krve a jater při I. interní klinice Všeobecné fakultní nemocnice a to až do roku 1996.
Obdivuhodná byla jeho publikační činnost, která by měla být vzorem pro mladé začínající vědecké pracovníky. Byl autorem či spoluautorem více než 500 odborných článků, z toho třetina v zahraničních časopisech. Vydal sám nebo se spolupracovníky 14 monografií a učebnic a byl autorem nebo spoluautorem odborných kapitol v 17ti monografiích, z nichž 12 vyšlo cizojazyčně. Publikoval 9 populárně vědeckých knih a uveřejnil 3 knihy vzpomínek s autobiografickými prvky. Za mimořádné úspěchy v oblasti vědy mu byla prezidentem republiky 1967 udělena Státní cena K. G.. V roce 1987 mu byl udělen čestný doktorát na Humboldtově univerzitě v Berlíně.
Déle než 20 let byl předsedou a později úřadujícím místopředsedou vědecké rady Ministerstva zdravotnictví, členem kolegia ministra, hlavním odborníkem pro obor nukleární medicíny, členem biologického a lékařského kolegia Československé akademie věd. Byl rovněž proděkanem FVL (1960 až 1963) a prorektorem Karlovy univerzity (1964 až 1969). Byl prezidentem Evropské společnosti pro radiobiologii a viceprezidentem Evropské společnosti nukleární medicíny a dlouholetým předsedou Československé společnosti nukleární medicíny a radiační hygieny ČLS JEP. Významné bylo jeho členství v Mezinárodní organizaci lékařů proti jaderné válce (IPPNW)
Neméně záslužná je i jeho práce v čele Ligy proti rakovině, dobrovolné neziskové humanitární organizace, ve které působí od roku 1990.
Byl nositelem desítek univerzitních, fakultních a institucionálních medailí, mezi jinými medaile UK k 550 letům upálení mistra Jana Husa, dvou Purkyňových medailí České lékařské společnosti JEP, J.B. Guotha, ke 150. výročí založení Slovenské lékařské společnosti, Hevesyho medaile maďarské společnosti nukleární medicíny, Ústavu pro doškolování lékařů v Moskvě, Hlavního města Prahy a FVL UK v Praze, Byla mu udělena medaile k 650 létům založení univerzity. Byl čestným členem celé řady domácích a zahraničních společností či univerzit včetně České lékařské společnosti Jana Evangelisty Purkyně a její Společnosti pro radiobiologii a krizové plánování.
V roce 2005 převzal medaili Českého svazu bojovníků za svobodu (za aktivní účast v Pražském povstání) a ve stejném roce se stal i čestným občanem rodného města Chrudimi.
Co napsat závěrem? Prof. MUDr. Dr. med.h.c. Zdeňka Dienstbiera, DrSc. jsem znali a vážili jsem si ho jako neúnavného špičkového vědeckého pracovníka a pedagoga, který nikdy nedal svým podřízeným vydechnout i jako vynikajícího manažera. Byl výborným společníkem, duší řady mezinárodních konferencí. Není možné zapomenout například na tradiční dny Nukleární medicíny, kdy do rozkvetlých májových Karlových Varů přijížděli významní specialisté ze všech koutů světa.
Mezi jeho životní lásky patřila myslivost, byl znám jako vynikající kuchař a znalec dobrého vína. A nelze zapomenout na jeho lásku k chatě nedaleko Slapské přehrady.
Navždy nás opustil 22. května 2012 ve svých nedožitých 86 letech.