Dependency Walker は、多くの場合、DLL の 64 ビット性を示しますが、これは誤りです。32 ビット アプリを実行している場合、WOW64 はファイル システム リダイレクターと呼ばれるものを使用します。
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa384187(v=vs.85).aspx
System32 dir へのすべての要求は、syswow64 フォルダーにリダイレクトされます (必要かどうかに関係なく)。
64 ビット DLL が含まれている場合、アプリは読み込まれず、起動時に何らかの「Bad image」エラーが発生します。
32 ビット バージョンの Dependency Walker を実行してみて、それが適切に機能するかどうかを確認してください。
更新: MFC と C ランタイムの 32 ビット バージョンと 64 ビット バージョンは同じ名前です。これらは通常、再配布可能な MSI ファイルを使用して展開され、Windows が実行時にリンクを処理します。ただし、特定のバージョンをアプリにリンクする必要がある場合は、それらをアプリと同じフォルダーに展開する必要があります。同じフォルダーに 32 ビット バージョンと 64 ビット バージョンを混在させようとしないでください。この件に関してマイクロソフトは次のように述べています。
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms235264.aspx
注: 問題を複雑にするために、VS2010 SP1 バージョンなど、同じファイルの異なる再配布可能なバージョンがあります。