En 1934, il soutient sa thèse sur le Val de Loire[3]. Il est alors nommé à l'université de Lille (Nord) puis, en 1945, à la Sorbonne ; en 1948, il est élu à la chaire de géographie historique au Collège de France[3], qu'il occupera pendant vingt ans[5]. Il eut plusieurs enfants, dont Denis Dion, Pierre Dion, Rémi Dion, Françoise Dion, devenue Jacquin, et Anne Marie Dion.
Le Val de Loire. Étude de géographie régionale, Tours, Arrault, 1933, 752 p.
Essai sur la formation du paysage rural français, Tours, Arrault, 1934, 162 p. (réédition, Paris, Flammarion, 1991).
La part de la géographie et celle de l'histoire dans l'explication de l'habitat rural du Bassin parisien, 1946.
Les frontières de la France, Paris, Hachette, 1947, 112 p. (réédition, Brionne (Eure), Gérard Montfort, 1979).
Histoire de la vigne et du vin en France : des origines au XIXesiècle, Paris, Clavreuil, 1959, 770 p. (réédition, Paris, Flammarion, 1991 - réédition, Paris, CNRS, 2010).
Histoire des levées de la Loire, Paris, 1961, 312 p.
Aspects politiques de la géographie antique, Paris, 1977.
Le paysage et la vigne. Essais de géographie historique, Paris, Payot, 1990, 296 p.
Articles
« Géographie argentonnaise », in Argenton et son histoire, n° 14, 1997, Cercle d'histoire d'Argenton, Argenton-sur-Creuse.
« Orléans et l’ancienne navigation de la Loire », Annales de géographie, tome XLVII, 1938, p. 128-154.
Pierre Brunaud et Gérard Coulon, « Roger Dion », in Argenton-sur-Creuse et ses écrivains, Royer, Paris, 1996, p. 57-59 (ISBN2-908670-41-0).
Gérard Joly, « Dion (Roger) », in Dictionnaire biographique de géographes français du XXe siècle, aujourd'hui disparus, PRODIG, Paris, hors-série Grafigéo, 2013, p. 53 (ISBN9782901560838).
Jean Rogier, « Portrait de Roger Dion », in Argenton et son histoire, no 23, Cercle d'Histoire d'Argenton-sur-Creuse, 2008.
Argentonnais connus et méconnus, Cercle d'histoire d'Argenton-sur-Creuse, Argenton, 2010.
Daniel Schweitz, Éléments de biographie, bibliographie ligérienne et catalogue de la bibliothèque du géographe Yves Babonaux (1926-2007), Tours, Académie des sciences, arts et belles-lettres de Touraine, (lire en ligne [PDF]).