Seit 2003 ist Dethloff in Bonn Direktorin des Instituts für Deutsches, Europäisches und Internationales Familienrecht. Sie ist Mitglied des Vorstands der Zivilrechtslehrervereinigung, des Executive Council der International Society of Family Law, der Commission on European Family Law sowie des Family Law Committee der International Law Association. Die international angesehene Wissenschaftlerin ist als Gutachterin für in- und ausländische Forschungsorganisationen tätig, unter anderem für das nationale Forschungsprogramm "Kindheit, Jugend und Generationenbeziehungen im gesellschaftlichen Wandel" des Schweizerischen Nationalfonds sowie den österreichischen Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung. Als Sachverständige hat sie an zahlreichen Anhörungen des Rechtausschusses des Bundestages mitgewirkt. Von 2006 bis 2008 war sie Ad-hoc-Richterin am Europäischen Gerichtshof für Menschenrechte. Seit 2008 berät sie die EU-Kommission als Mitglied der Expertengruppe für Güterkollisionsrecht.

»Um die Position von Hochschulen im globalen Wettbewerb zu stärken, müssen internationale Forschungsnetzwerke und Kooperationen in der Lehre ausgebaut werden. Nur wenn im Übrigen Frauen in stärkerem Maße in der Wissenschaft beteiligt werden, wird das in der Forschung liegende Innovationspotenzial voll genutzt. Hierfür möchte ich mich einsetzen und hoffe, mit meinen internationalen Erfahrungen einen Beitrag zu leisten«.