Έγραψε τη διατριβή του, το Sanctorum Communio, στο τέλος των τριών χρόνων στο πανεπιστήμιο του Βερολίνου (1924-1927) και βραβεύτηκε το διδακτορικό του με τιμητικούς τίτλους. Τη χρονιά 1930-1931, ο Bonhoeffer έκανε μεταπτυχιακό στο Union Theological Seminary στη Νέα Υόρκη. Ανέλαβε καθήκοντα λέκτορα θεολογίας στο πανεπιστήμιο του Βερολίνου τον Αύγουστο του 1931. Κατά το χειμερινό εξάμηνο 1931-1932 ο Bonhoeffer παρουσίασε τις διαλέξεις που δημοσιεύθηκαν με τον τίτλο Creation and Fall. Η τελευταία σειρά διαλέξεών του – που δημοσιεύθηκαν με τον τίτλο Christ the Center – μαζί με ένα σεμινάριο του φιλόσοφου G.W.F. Hegel, διδάχθηκαν το καλοκαίρι του 1933. Η άδεια που είχε να διδάσκει στη σχολή του πανεπιστημίου του Βερολίνου, του αφαιρέθηκε τελικά στις 5 Αυγούστου 1936.

Ο Bonhoeffer υπηρέτησε σαν βοηθός πάστορα σε μια γερμανική συνάθροιση στη Μπαρτσελόνα μεταξύ 1929-1930. Μετά τη χειροτονία του στην εκκλησία του Αγ. Ματθαίου στο Βερολίνο, το Νοέμβριο του 1931, έπρεπε να βοηθήσει στην οργάνωση της Έκτακτης Συγκέντρωσης Παστόρων το Σεπτέμβριο του 1933, πριν αναλάβει την ποιμαντορία της Γερμανικής Εκκλησίας του Σύντενχαμ και της Αναμορφωμένης Εκκλησίας του Αγ. Παύλου στο Λονδίνο. Κατά τη διάρκεια της διαμονής του στην Αγγλία, ο Bonhoeffer έγινε στενός φίλος και εμπιστευτικός του Αγγλικανού Επισκόπου George Bell, ο οποίος ασκούσε μεγάλη επιρροή στο λαό. Όταν οργανώθηκε η Ομολογιακή Εκκλησία το Μάιο του 1934 στο Μπάρμεν στη Γερμανία, ο Bonhoeffer επέστρεψε από την Αγγλία την άνοιξη του 1935 και ανέλαβε την ηγεσία του βιβλικού σχολείου της εκκλησίας στο Ζινγκστ, κοντά στη Βαλτική Θάλασσα. Ένα σχολείο που αργότερα τον ίδιο χρόνο μεταφέρθηκε στο Φινκενγουέιλντ στην Πομερανία. Μέσα από την εμπειρία του στο Φινκενγουέιλντ προέκυψαν τα δυο του πολύ γνωστά βιβλία. Το Cost of Discipleship και το Life Together, καθώς επίσης και τα λιγότερο γνωστά γραπτά του πάνω στην ποιμαντορική διακονία, όπως είναι το Spiritual Care. Η διακονία του να προετοιμάζει πάστορες στην Ομολογιακή Εκκλησία συνεχίστηκε καθ’ όλη τη διάρκεια του 1939.

Το ταξίδι του στη Ρώμη, η υπεφημερία του στην Μπαρτσελόνα και ο χρόνος που πέρασε στη Νέα Υόρκη μετά το διδακτορικό του (συμπεριλαμβανομένης της τακτικής διακονίας του στην Βαπτιστική Εκκλησία του Χάρλεμ, καθώς και το ταξίδι του στην Κούβα και το Μεξικό), τον έκαναν ανοιχτό στην οικουμενική εκκλησία. Το 1931 διορίστηκε γραμματέας νεολαίας της Παγκόσμιας Συμμαχίας για την Προώθηση της Διεθνούς Φιλίας μέσω των εκκλησιών και το 1934 έγινε μέλος του Παγκόσμιου Χριστιανικού Συμβουλίου για τη Ζωή και την Εργασία. Σε συνέδρια σε όλη την Ευρώπη παρουσίασε με ζήλο το σκοπό της Ομολογιακής Εκκλησίας και προκάλεσε το οικουμενικό κίνημα για τις θεολογικές του βάσεις και την ευθύνη του για την ειρήνη.

Η θεολογικά βασισμένη εναντίωση του Bonhoeffer στον Εθνικό Σοσιαλισμό αρχικά τον έκανε ηγέτη, μαζί με τον Martin Niemueller και τον Karl Barth στην Ομολογιακή Εκκλησία, και υπέρμαχο των Εβραίων. Πραγματικά, οι προσπάθειές του να βοηθήσει μια ομάδα Εβραίων να διαφύγει στην Ελβετία ήταν η αιτία της σύλληψης και φυλάκισής του την άνοιξη του 1943. Η ηγεσία του στην αντιναζιστική Ομολογιακή Εκκλησία και η συμμετοχή του στον κύκλο αντίστασης του Abwehr (που ξεκίνησε το Φεβρουάριο του 1938) καθιστούν τα έργα του μια μοναδική πηγή κατανόησης της αλληλεπίδρασης μεταξύ θρησκείας, πολιτικής και κουλτούρας μεταξύ εκείνων των λίγων χριστιανών που αντιστάθηκαν ενεργητικά στον Εθνικό Σοσιαλισμό, όπως είναι ιδιαίτερα εμφανές στα αποσπάσματα του μετά θάνατον δημοσιευμένου έργου του Ethics. Η σκέψη του προσφέρει όχι μόνο ένα παράδειγμα πνευματικής προετοιμασίας για την ανοικοδόμηση της Γερμανικής κοινωνίας μετά τον πόλεμο, αλλά και μια σπάνια διορατικότητα για τον υπό εξαφάνιση κοινωνικό και εκπαιδευτικό κόσμο που προηγήθηκε.

Ο Bonhoeffer υπήρξε επίσης πνευματικός συγγραφέας, μουσικός και συγγραφέας μυθιστορημάτων και ποιημάτων. Η ακεραιότητα της χριστιανικής του ζωής και πίστης και η διεθνής απήχηση των έργων του, οδήγησαν στη γενική ομοφωνία ότι είναι ο μόνος θεολόγος της εποχής του που οδήγησε μελλοντικές γενιές χριστιανών στη νέα χιλιετία.

Τον κρέμασαν στο στρατόπεδο συγκέντρωσης του Flossenborg στις 9 Απριλίου του 1945, ένα από τα τέσσερα μέλη της άμεσης οικογένειάς του που πέθανε στα χέρια του ναζιστικού καθεστώτος για τη συμμετοχή τους σε ένα μικρό προτεσταντικό αντιστασιακό κίνημα. Τα γράμματα που έγραψε κατά τη διάρκεια των δυο τελευταίων χρόνων της ζωής του, δημοσιεύθηκαν μετά το θάνατό του από τον φίλο και μαθητή του, Eberhard Bethge, με τον τίτλο Letters and Papers from Prison.