Dümichen studierte von 1852 bis 1855 in Berlin und BreslauTheologie und Philologie und besuchte von 1859 bis 1862 nochmals die Universität in Berlin, um unter Lepsius und Brugschägyptologische Studien zu betreiben. Im Oktober 1862 trat Dümichen seine erste Reise nach Ägypten und Nubien an, die er dann auf einen großen Teil des Sudan ausdehnte. Er kehrte von dieser Reise im April 1865 zurück. Eine zweite Reise nach Ägypten machte Dümichen 1868 zusammen mit der von Aden zurückkehrenden photographischen Abteilung der Expedition, die zur Beobachtung der Sonnenfinsternis nach Asien entsandt worden war. Die Ergebnisse dieser Expedition veröffentlichte er in einem zweibändigen Prachtwerk (Berlin 1869–70). Eine dritte und vierte Bereisung des Niltals folgte 1869 bei der Einweihung des Sueskanals.
Mit der Neugründung der Kaiser-Wilhelm-Universität in Straßburg 1872 wurde Dümichen als Professor auf den Lehrstuhl der Ägyptologie berufen. Zwischen 1875 und 1876 reiste er erneut nach Ägypten, um einige auf früheren Reisen begonnene Arbeiten in thebanischen Gräbern und im Hathor-Tempel von Dendera zu vollenden. Er ließ die schwierige Freilegung des Denderatempels ausführen und kopierte dann die durch diese Freilegung zutage gekommenen Hieroglyphentexte, unter denen sich die von ihm besonders gesuchten, auf den Bau des Tempels bezogenen Inschriften befanden.
Altägyptische Tempelinschriften, in den Jahren 1863 – 1865 an Ort und Stelle gesammelt. 1. Weihinschriften aus dem Horustempel von Edfu (Apollinopolis Magna). 2. Weihinschriften aus dem Hathortempel von Dendera (Tentyra). Hinrichs, Leipzig 1867 (Digitalisat).
Resultate einer auf Befehl Sr. Majestät des Königs Wilhelms von Preußen 1868 nach Ägypten gesandten archäologisch-photographischen Expedition. 2 Bände, Berlin 1871.
Papyrus Ebers. Die erste bis jetzt aufgefundene sichere Angabe über die Regierungszeit eines ägyptischen Königs aus dem alten Reich, welche uns durch den medicinischen Papyrus Ebers überliefert wird. Engelmann, 1874.
Baugeschichte des Denderatempels und Beschreibung der einzelnen Teile des Bauwerks nach den an seinen Mauern befindlichen Inschriften. Straßburg 1877.
Baedeker: Ägypten. Handbuch für Reisende ... Zweiter Theil: Ober-Ägypten und Nubien bis zum zweiten Katarakt. Mit 11 Karten und 26 Plänen und Grundrissen. (Manuskript mit Georg Ebers von 1877) Baedeker, Leipzig 1891.
Frédéric Colin: Comment la création d’une 'bibliothèque de papyrus' à Strasbourg compensa la perte des manuscrits précieux brûlés dans le siège de 1870. In: La revue de la BNU. Nr. 2, 2010, S. 24–47 (Digitalisat).
↑Verzeichnis der Ehrenpromotionen. Archiv der Universität Leipzig, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 22. Januar 2021; abgerufen am 24. Oktober 2020.