Dan Larhammar on Uppsala ülikooli arstiteaduskonna molekulaarbioloogia professor alates 1994. aastast. Tema uurimistöö tiirleb neurotransmitterite ja hormoonide ning nende retseptorite ja evolutsiooni ümber. Ta on uurinud neurotransmittereid, mis on seotud söögiisu reguleerimisega, aga ka nägemist vahendavaid silmarakke, st vardaid ja käbisid. Praegu töötab ta pikaajalise mälu mehhanismide ja uute Parkinsoni tõve ravistrateegiate kallal.
Ta tunneb suurt huvi teaduse ja pseudoteaduse eristamise vastu, samuti uurimiseetika ja teaduspettuste tuvastamise püüdluste vastu. Ta osaleb ka aruteludes röövellike ajakirjade üle. Ta on Rootsi Kuningliku Teaduste Akadeemia liige alates 2007. aastast ja oli selle president aastatel 2018–2022, sel ajal juhatas ta ka Akadeemia rahvusvahelist komiteed. Tema algatas akadeemia populaarteaduslike tekstide sarja, mis selgitab laiemale avalikkusele vaktsiine, kliimamuutusi ja muid teemasid. Ta on töötanud EASACi ja ALLEA töörühmades, mis on kirjutanud psedudoteadusliku alternatiivmeditsiini ja teaduse desinformatsiooniga võitlemise avaldusi.