Graddiodd Dyfrig Hughes mewn fferylliaeth ym Mhrifysgol Caerdydd cyn ymgymryd â PhD mewn ffarmacoleg cardiofasgwlaidd ym Mhrifysgol Lerpwl (dan oruchwyliaeth Dr Susan Coker). Wedi hynny, hyfforddodd mewn economeg iechyd (MSc, Prifysgol Efrog), ac roedd yn aelod o'r Grŵp Ymchwil Rhagnodi ym Mhrifysgol Lerpwl (o dan gyfarwyddyd yr Athro Tom Walley) tan 2014.

Ar hyn o bryd mae Dyfrig yn Athro Ffarmacoeconomeg, yn gyd-gyfarwyddwr y Ganolfan Economeg Iechyd a Gwerthuso Meddyginiaethau ym Mhrifysgol Bangor ac yn Gyfarwyddwr Effaith ac Ymgysylltu i’r Ysgol Gwyddorau Iechyd. Mae hefyd yn arweinydd academaidd ar gyfer Fferylliaeth ym Mwrdd Iechyd Prifysgol Betsi Cadwaladr (sy'n cwmpasu Gogledd Cymru), ac mae'n athro anrhydeddus yn Adran Ffarmacoleg Foleciwlaidd a Chlinigol, Prifysgol Lerpwl.

Mae Dyfrig yn arwain y grŵp Economeg Fferyllol, Prisio ac Ymchwil Rhagnodi (PEPPER) ar weithgareddau ymchwil sy'n ymwneud â:

• Meddygaeth wedi'i bersonoli, gan gynnwys gwerthuso profion ffarmacogenetig; datblygu ac asesu ymyriadau i wella ymlyniad meddyginiaeth
• Gwerthusiad economaidd yn seiliedig ar dreialon, gan gynnwys triniaethau cyffuriau ar gyfer ffibrosis systig, uveitis sy'n gysylltiedig ag arthritis idiopathig mewn plant, diabetes math 1 a 2, epilepsi, gwaedlif postpartum a chanserau haematolegol
• Polisi fferyllol, gan gynnwys dadansoddiad o amrywiadau mewn rhagnodi, safbwyntiau cymdeithasol ar ariannu triniaethau drud ar gyfer clefydau a chanserau prin; asesiad o feddyginiaethau newydd ar gyfer GIG Cymru
• Ymchwil fethodolegol, gan gynnwys integreiddio modelu ffarmacoleg a economeg; dulliau meintiol o asesu risg-budd

Mae ei ymchwil wedi arwain at bron i 200 o gyhoeddiadau gan gynnwys yn y cyfnodolion meddygol mawreddog New England Journal of Medicine, Lancet a BMJ; yn ogystal â'r cyfnodolion disgyblaeth-benodol o'r radd flaenaf, Clinical Pharmacology and Therapeutics, Value in Health, a Health Economics. Rhestrir un o'i bapurau fel yr erthygl a ddyfynnwyd uchaf yn y British Journal of Clinical Pharmacology. Mae papurau Dyfrig wedi’u dyfynnu 9,500 o weithiau, ac yn arwain at fynegai H o 47. Yn seiliedig ar ri gyhoeddiadau diweddar, mae Dyfrig yn 2il yn y byd (1af yn y DU) am arbenigedd mewn economeg fferyllol (yn ôl Expertscape, Hydref 2019) . Mae wedi arwain a chyfrannu at ymchwil gwerth cyfanswm o £ 56.6m.

Mae Dyfrig wedi arwain gweithgareddau ffarmacoeconomaidd Canolfan Therapiwteg a Thocsicoleg Cymru Gyfan, gan gyfrannu at dros 200 o adroddiadau Asesu Technoleg Iechyd sylweddol yn llywio polisi meddyginiaethau yng Nghymru. Mae'n aelod o Grŵp Strategaeth Meddyginiaethau Cymru Gyfan, ac yn gyn-aelod o bwyllgor gwerthuso technoleg NICE. Mae'n cadeirio'r gweithgor gwerthuso profion ffarmacogenomeg ar gyfer y Rhaglen Genomeg yn GIG Lloegr a Gwella'r GIG, ac mae hefyd yn hyrwyddwr ffarmacogenetig ar gyfer y Gymdeithas Fferyllol Frenhinol. Mae Dyfrig hefyd yn gynghorydd arbenigol i Bwyllgor Cynhyrchion Meddyginiaethol Amddifad Asiantaeth Meddyginiaethau Ewrop.

Yn 2016, dyfarnwyd Dyfrig yn Uwch Arweinydd Ymchwil gan Ymchwil Iechyd a Gofal Cymru (sy'n cyfateb i Uwch Ymchwilydd NIHR). Roedd yn llywydd agoriadol (ac yn aelod anrhydeddus) y Gymdeithas Ryngwladol ar gyfer Ymlyniad Meddyginiaeth ac mae'n gymrawd etholedig o: Cymdeithas Ddysgedig Cymru, Cymdeithas Ffarmacolegol Prydain, a Chyfadran y Gymdeithas Fferyllol Frenhinol. Mae hefyd yn aelod bwrdd golygyddol o'r cyfnodolion PharmacoEconomics a Clinical Pharmacology & Therapeutics, ac yn aelod o Fwrdd Golygyddol Gweithredol y British Journal of Clinical Pharmacology a BMC Orphanet Journal of Rare Diseases.