В область основных научных интересов Я. Г. Дорфмана входила физика магнитных явлений. В 1923 г. он высказал идею о возможности резонансного поглощения электромагнитной энергии в парамагнетиках. В 1927 г. экспериментально доказал, что молекулярное поле в ферромагнетиках не магнитного происхождения. В 1930 г. Я. Г. Дорфман совместно с Я. И. Френкелем теоретически обосновал доменную структуру ферромагнетиков. В 1951 г. теоретически установил существование циклотронного резонанса. Последние годы жизни Я. Г. Дорфман посвятил истории физики, результатом чего явился фундаментальный труд «Всемирная история физики» (многократно переиздан в URSS).