Po zajęciu Poznania przez Niemców w 1939 zgłosił się do zastąpienia Zygmunta Wojciechowskiego (profesora historii Uniwersytetu Poznańskiego), aresztowanego jako zakładnika; Wojciechowski nie przyjął tej propozycji. Wkrótce potem Dembiński zmarł w zamienionym na szpital klasztorze sióstr elżbietanek w Poznaniu, tknięty paraliżem.
W pracy naukowej zajmował się historią nowożytną papiestwa, historią dyplomatyki nowożytnej, metodologią historii, dziejami europejskiego parlamentaryzmu oraz historią Polski XVIII wieku. Badał m.in. stanowisko Kurii Rzymskiej wobec Polski w okresie soboru trydenckiego; analizował przebieg konklawe po śmierci Pawła IV (1559). Zajmował się misją dyplomatyczną Wasyla Kapnisty, poszukującego w Niemczech pomocy dla wyzwolenia Ukrainy spod władzy rosyjskiej. Wiele uwagi poświęcił królowi Stanisławowi Augustowi Poniatowskiemu, badał jego życie i działalność, a także życie m.in. carycy Katarzyny II, Ignacego Potockiego, Scipione Piattolego, Feliksa Oraczewskiego (posła polskiego w Paryżu w latach 1791–1792). Przygotował do wydania m.in. Korespondencję Stanisława Augusta z księciem Józefem Poniatowskim (1904). Dokonał badań porównawczych nad upadkiem państw europejskich, m.in. Polski i Włoch;