Dietrich forscht zu den antiken griechischen und römischen Bildkulturen, zur Methodik klassisch-archäologischer Kultur- und Bildanalyse und Theoriebildung in der klassischen Archäologie innerhalb und jenseits der deutschsprachigen Forschungslandschaft. Im Zentrum der Untersuchungen stehen die Griechische Vasenmalerei sowie die archaische und klassische griechische Plastik.
Schriften (Auswahl)
Figur ohne Raum? Bäume und Felsen in der attischen Vasenmalerei des 6. und 5. Jh. v. Chr. (= ICON – Image and Context Band 7). De Gruyter, Berlin/New York 2010, ISBN 978-3-11-022072-8 (Dissertation).
Das Attribut als Problem. Eine bildwissenschaftliche Untersuchung zur griechischen Kunst (= ICON – Image and Context Band 17). De Gruyter, Berlin/New York 2017, ISBN 978-3-11-049100-5.
mit Michael Squire (Herausgeber): Ornament and Figure in Graeco-Roman Art. Rethinking Visual Ontologies in Classical Antiquity. De Gruyter, Berlin/New York 2017, ISBN 978-3-11-046015-5
mit Johannes Fouquet, Corinna Reinhardt: Schreiben auf statuarischen Monumenten. Aspekte materialer Textkultur in archaischer und frühklassischer Zeit (= Materiale Textkulturen Band 29). De Gruyter, Berlin/New York 2020, ISBN 978-3-11-064550-7 (Open Access).