Круг научных интересов Д. И. Алексеева характеризуют исследования по русской диалектологии, условным языкам ремесленников-отходников, а также цикл фундаментальных работ по русской аббревиации, обеспечивших известность автора не только в отечественной лингвистике, но и за рубежом. Среди этих работ: «Словарь сокращений русского языка», выдержавший 4 издания (М., 1963, 1977, 1983, 1984); глава в коллективном академическом труде «Словообразование современного русского литературного языка» (М., 1968) и многочисленные статьи, всесторонне характеризующие историю аббревиации, типологию сокращений, нормативные тенденции их оформления.