Nonostante gli affari di famiglia lo releghino a Castelnuovo, Dini diviene socio corrispondente della Reale accademia di scienze, lettere e arti di Modena (dal 1841), membro dell'Accademia fiorentina la Colombaria, della Società di agricoltura di Castelnuovo e della provincia di Reggio Emilia, e fa parte della Deputazione di storia patria per le provincie modenesi (dal 1848). Nel 1841 partecipa alla terza Riunione degli scienziati italiani, dove presenta una memoria "Sulla lignite e sulla serpentina dei nostri monti". La lignite era una risorsa a cui Dini era interessato poiché sperava potesse essere utilizzata per lo sviluppo industriale della valle e per la costruzione di una ferrovia.
Nelle "Memorie della R. Accademia di scienze lettere ed arti di Modena" (tomo II, Modena, Soliani, 1845) pubblica "Sulla influenza del calorico negli effetti dell'attrazione molecolare. Esperienze e considerazioni". Nel 1848 viene chiamato dall'Università di Pisa per assistere agli esami di fisica. Nel 1851, alla morte del padre, assume la direzione della Biblioteca cittadina di Castelnuovo (fondata dal padre nel 1816). Gli atti ufficiali conservati nel fondo documentano l'acquisto di testi scientifici per questa biblioteca, oggi andati dispersi. Nel settembre del 1843 partecipa a Lucca al quinto Congresso degli Scienziati, dove mostra alcuni fossili, e dove legge (Sezione di Geologia, 29 settembre) una memoria "Sulla Calcarea di Corfino e di Sassorosso nella Garfagnana e sui fossili che vi sono contenuti". Dal 1843 iniziano anche le osservazioni di Dini sulle acque termali di Pievefosciana, che continuano almeno fino al 1851, quando, su incarico del governo estense, redige una relazione sulle "Esalazioni miasmatiche delle acque stagnanti di Pra-di-Lama".
Oltre che di fisica, Olinto Dini si occupa soprattutto di botanica (come testimoniato dalla corrispondenza con Gaetano Savi e dall'ampio carteggio con l'amico Giovanni Brignoli di Brunnhoff), geologia, mineralogia, paleontologia (come testimoniato dai manoscritti e dal carteggio con - tra gli altri - Paolo Savi, Giuseppe Meneghini, Lorenzo Pareto, Pietro Doderlein, Targioni Tozzetti e Igino Cocchi). Allestisce un piccolo museo naturalistico con i campioni da lui raccolti e scambiati, che è andato distrutto nel 1943 durante il bombardamento di Castelnuovo. Collabora all'allestimento dei musei di storia naturale di Modena e Firenze, raccogliendo campioni geologici e botanici che invia rispettivamente a Pietro Doderlein e Igino Cocchi.
Nel 1860 è eletto consigliere comunale di Castelnuovo Garfagnana; nel 1861, con la speranza di favorire gli interessi locali, invia una raccolta di marmi della Garfagnana e delle Apuane, sia grezzi che lucidati a sue spese, alla Esposizione nazionale di Firenze; della raccolta è rimasto l'elenco dettagliato, conservato nel fondo. Il 20 agosto 1864 viene insignito dell'ordine dei Cavalieri dei SS. Maurizio e Lazzaro. Il 1° febbraio 1864 i sindaci del Circondario di Garfagnana lo nominano direttore del Ginnasio.
Muore a Castelnuovo il 5 settembre 1866. Le sue ceneri riposano dietro una lapide nel muro dell'oratorio di San Carlo Borromeo, situato su di un'altura nei dintorni di Castelnuovo.