В 30-е гг. прошлого столетия в ВВА им. проф. Н. Е. Жуковского, помимо теоретических исследований по механике, были развернуты большие научно- экспериментальные работы, в которых непосредственное участие принимал Степан Емельянович Дзюбе.

В 1932—1933 гг. С. Е. Дзюбе вместе с другими преподавателями кафедры принимал участие в разработке силовой станции авиаремонтного поезда. В 1933 г. предложил конструкцию передачи мощности от двух авиационных двигателей на один винт. Конструкция была изготовлена и испытана. В 1939—1941 гг. разработал проект первой в мире винтомоторной группы, представляющей собой соединение двух двигателей для привода в движение двух соосных винтов, вращающихся в противоположных направлениях.

В 1937—1938 гг. по проекту С. Е. Дзюбе изготовлена установка для испытания подшипников трения качения и трения скольжения. Без отрыва от научных исследований защитил диссертацию на тему «Применение длинных валов, спаренных двигателей и соосных винтов на самолетах».

Во время Великой Отечественной войны в эвакуации на Урале он участвовал в разработке карабина-автомата новой системы. В 1942—1943 гг. совместно с сотрудниками кафедры разрабатывал проект специальной установки для испытания реактивного самолета. В 1942 г. принимал участие в разработке проекта тира для отстрела танковых пушек без выезда на полигон.

Автор ряда научных работ, изобретений, учебных пособий, учебников, среди которых «Курс деталей машин» для слушателей академии.

Награжден правительственными наградами.