Nach der Aussöhnung mit Tito kehrte Dedijer 1964 nach Jugoslawien zurück und wurde wissenschaftlicher Berater am Institut für Geschichte in Belgrad. Sein Buch "The Road to Sarajevo" (1966, deutsche Übersetzung 1967 unter dem Titel "Die Zeitbombe") ist „die quellenreichste und detaillierteste Untersuchung des Attentats“ von Sarajevo, urteilt Gerd Krumeich. 1968 trat Dedijer der Serbischen Akademie der Wissenschaften bei, setzte aber seine wissenschaftlichen Forschungsaufträge im Ausland, unter anderem am Massachusetts Institute of Technology (MIT) fort. 1968 führte er gemeinsam mit dem Schriftsteller Jean-Paul Sartre den Vorsitz des Russell-Tribunals. Sein Engagement sorgte Ende der 1960er Jahre dafür, dass ihm die USA vorübergehend die Einreise verweigerten.