Татищев успел написать только общее введение. Многое из своих материалов и писаний Татищев посылал в Академию наук. Далеко не все это сохранилось (вероятно, не все еще найдено).
В своей совокупности эти труды Татищева имеют большое значение для развития русской географической науки. В 1950 году А. И. Андреев опубликовал «Избранные труды Татищева по географии России» отдельным сборником.
Одновременно с собиранием географических сведений и своей административной службой Татищев продолжал и писание «Истории Российской». Закончил он ее в 1746 году. Через два года он составил вторую редакцию своего труда. В этой редакции она и была издана в пяти томах уже после смерти автора. Первые три тома были напечатаны Г. Ф. Миллером (1768–1774); четвертый том появился в 1784 году, а пятый – только в 1849 году.
Ленинградское отделение Института истории Академии наук предприняло новое издание Татищева и после длительной подготовки выпустило его в свет в семи томах (1962–1968). В редакции этого издания и в ряде пояснительных статей в отдельных томах приняли участие такие видные историки и археографы, как А. И. Андреев, С. Н. Валк и М. Н. Тихомиров. В новом издании приняты во внимание обе редакции татищевского труда, что очень важно, особенно для второй части (от начала Руси до Батыева нашествия 1238 года). В этой части Татищев несколько «подновил», а в некоторых местах распространил изложение древнего текста летописей. Между тем для историков совершенно необходимо было ознакомиться с первой редакцией, сохранившей точную передачу Татищевым своих источников. Многие из этих источников не сохранились, так что вторая часть татищевской «Истории Российской» является для нас как бы первоисточником.
Теперь этот пробел восстановлен. В новом издании татищевского труда вторая редакция напечатана во втором и третьем томах, а первая – в четвертом томе. В следующих томах даются, где надо, варианты и разночтения для дальнейших времен.
Основным источником Татищеву служили летописи, включая и поздние летописные своды, Хронограф, Степенная книга и сочинения князя А. М. Курбского и Авраамия Палицына. Кроме того, некоторые юридические источники, в особенности Русская Правда XI–XII веков и Судебник 1550 года, которые он сам открыл в 1730-х годах. Татищев переписал Русскую Правду (из списка Новгородской летописи конца XV века) и, снабдив переводом и примечаниями, представил в Академию наук. Издана была Русская Правда Шлецером (по рукописи Татищева) в 1767 году. Рукопись Судебника Татищев поднес императрице Анне Иоанновне, а снятую им копию передал в Академию наук. С этой копии Судебник был издан Г. Ф. Миллером в 1768 году.
В предисловии к своему труду Татищев разделяет ход русской истории на четыре периода: 1) древнейший (до 860 г.), в котором действовали скифы, сарматы и славяне; 2) от 860 года до нашествия татар в 1238 году; 3) от пришествия татар до свержения их власти «первым царем Иваном Великим» (Иван III); 4) от Ивана III до избрания на престол Михаила Федоровича Романова. Этого разделения на периоды держались в общем все последующие русские историки.
В черновой рукописи остались у Татищева материалы о царствовании Федора Алексеевича и правлении царевны Софьи. Эти материалы напечатаны в седьмом томе нового издания.
У Татищева не было специальной подготовки к ученому труду, но у него была широта кругозора и глубокое чувство связи прошлого с настоящим. Он вносит в понимание прошлого свой личный жизненный опыт. Так, он объясняет смысл московского законодательства обычаями судебной практики его времени и воспоминаниями о нравах конца XVII века. Приобретенное им на государственной службе личное знание жизни инородцев (калмыков, башкир, татар) помогло ему уяснить древнюю этнографию России.