W 2012 przeszła na emeryturę i przez rok pracowała nadal jako emerytowany profesor.
Praca naukowo-dydaktyczna Profesor Dorota Gołębiowska prowadziła badania z zakresu fizykochemii związków humusowych przy wykorzystaniu metod spektralnych, zwłaszcza luminescencyjnych. Badania te wchodzą w zakres szeroko pojętej agrofizyki i biofizyki. Przedmiotem badań były substancje humusowe wytwarzane w różnych środowiskach: w glebach naturalnych, w glebach poddawanych rekultywacji, w torfach i osadach dennych jezior, a także oddziaływanie substancji humusowych na rośliny. Doświadczenia naukowe zdobywała podczas pobytów na stażach naukowych w Polsce, we Francji, Czechosłowacji, na Węgrzech i w Rosji oraz we współpracy naukowej z takimi ośrodkami jak Instytut Biogleboznawstwa w Nancy (Francja), Katedra Gleboznawstwa w Wyższej Szkole Rolniczej w Pradze (Czechy), Instytut Gleboznawstwa w Munchebergu (Niemcy), Katedra Gleboznawstwa w Gödöllö (Węgry), Instytut Agrofizyki PAN w Lublinie. Szczególny rodzaj współpracy nawiązała w latach 1994–1999 z Politechniką w Nancy. Tam była jedną z pierwszych w Polsce współpromotorów pracy doktorskiej wykonywanej we współpracy polsko-francuskiej w ramach „These en cotutelle”50 lat Akademii Rolniczej w Szczecinie. Praca pod redakcją Lecha Pałasza.