Les positions politiques de Denis Buican, telles qu'il les exprime dans ses ouvrages, combinent des principes proches du probabilisme, de l'humanisme occidental de Montesquieu et de l'élitisme méritocratique cher à beaucoup d'intellectuels roumains de sa génération tels Mircea Eliade ou Emil Cioran. Récusant tant les doctrines révolutionnaires violentes que les démocraties occidentales d'apparence, qu'il qualifie de "démagogies policières et ploutocratiques", il plaide pour une société ouverte, fondée sur le principe de la séparation et du contrôle réciproques des pouvoirs, la reconnaissance et le respect des mérites et de la valeur individuelle, et l'égalité des chances sans discrimination aucune, de classe ou de race, de religion, de mœurs ou de coutumes. Probabiliste, il souhaite que la société permette à chacun de développer pleinement ses virtualités, qu'il pense en partie héréditaires.
Très critique vis-à-vis du système universitaire français, dont il dénonce volontiers le clanisme, il considère qu'"une société, en même temps équitable et performante, a besoin d'un système d'enseignement sélectif et même micro-sélectif capable d'offrir à tout un chacun, du berceau jusqu'au tombeau, la possibilité de se développer jusqu'où son patrimoine héréditaire le permet". De tels engagements lui ont valu de nombreuses controverses.
Professeur invité à la Sorbonne (1969-1974), maître-assistant à l'Université de Dijon (1974-1980) puis à Paris I (1980-1983), Denis Buican enseigne la philosophie et l'histoire des sciences biologiques, tout en préparant une thèse d'État sur l'histoire de la génétique en France sous la direction de Jacques Roger.
Philosophe des sciences, il redéfinit notamment la place du hasard dans l'évolution, en se démarquant des positions de Jacques Monod : au-delà du hasard absolu postulé par le prix Nobel, il prône un "hasard orienté" (qu'il baptise du nom d'"orthodrome évolutif") et envisage dès cette époque les possibilités offertes par les manipulations génétiques - que confirmeront les premiers travaux de génie génétique réalisés en 1974. Denis Buican a aussi conçu une nouvelle théorie de la connaissance, la biognoséologie, qui tente de dépasser la distinction kantienne entre les phénomènes et les noumènes (ces "choses en soi" qui échapperaient selon Kant à l'investigation humaine) : s'appuyant sur les données de l'éthologie et les progrès de la biologie moléculaire, il envisage des "noumènes relatifs", qui permettraient d'appréhender une réalité probable.
Historien, s'appuyant sur le modèle épistémologique de Thomas Kuhn (La structure des révolutions scientifiques, 1962), il envisage l'introduction de la génétique en France comme une "course à obstacles" : la science de l'hérédité ne s'y impose qu'en 1945, non sans résistances de la part des biologistes eux-mêmes, pour la plupart attachés au néolamarckisme. Il consacre également un essai, L'éternel retour de Lyssenko (1978) à l'interprétation du lyssenkisme : dénonçant les thèses du philosophe Dominique Lecourt (auteur d'un Lyssenko publié en 1976), lequel déniait au marxisme toute responsabilité dans l'émergence puis le triomphe sous Staline des thèses lyssenkistes, il démontre au contraire que les racines du lyssenkisme se retrouvent dans le messianisme et le déterminisme de Marx et Engels.
Devenu professeur à Nanterre en 1983, Denis Buican a consacré l'essentiel de ses recherches à l'histoire du darwinisme, de l'évolution et de la génétique, qu'il développe dans de nombreuses synthèses.