郭廷以毕生致力于中国近代史的研究，依据丰富确实的史料立论，以重现历史的本来面貌，叙事条理分明，使读者展卷之后，即可掌握历史进程的基本发展脉络，是实证史学的典型代表。着有《中国近代史》、《近代中国史事日志》、《近代中国的变局》、《近代中国史纲》等书。还曾主持编辑了几种大型近代史资料丛刊。
郭廷以的第一部名着是《太平天国历法考订》。该书驳正了日本学者田中萃一郎所撰《天历与阴阳历对照表》的差错。田中认为，太平天历的干支与阴历的干支一致，天历的星期与阳历的星期一致。郭廷以列举当时亲历者有关天历与阴阳历对照的记载二十余条，考证出天历的干支比阴历的干支、天历的星期比阳历的星期，均提前一天。1926年起，编撰《太平天国史事日志》。该书屡经修改，于1949年由上海商务印书馆出版。内容始于1796年，终于1868年。其中将太平军（包括捻军）的发生、发展及其败亡依公历逐日编排，阴历及天历一并注明。是日无事可记，则缺。在编撰过程中，他参考中西书刊二百余种，花了大量工夫考证排比。其后，简又文撰《太平天国全史》、《太平天国典制通考》，多所征引，奉为权威之作。《太平天国史事日志》的附录八项：《天历与阴阳历对照及日曜简表》、《太平天国人物表》、《主要战役及将帅表》、《洪清两军战争地图》、《清督师大臣表》、《剿捻统帅表》、《洪清两方洋将简表》、《引用书目》，也有参考价值。例如，向达等编《中国近代史资料丛刊·第二种》──《太平天国》，即以《太平天国史事日志·引用书目》为线索搜集资料。在郭书《引用书目》的基础上，张秀眉、王会庵又增补编成《太平天国资料目录》。《太平天国史事日志》中也难免有个别失误，但它迄今仍是一部研究太平天国史的重要工具书。
郭廷以原拟编《近代中国大事志》，《太平天国史事日志》即其中一部分，后因分量过多，遂单独成书，先行出版。大事志其余部分历时共三十余年完成，于1963年由台北商务印书馆出版，取名《近代中国史事日志》。是书始于1829年，终于1919年。其体例与《太平天国史事日志》相同。以事系日，依公历编次，阴历对照注明。郭廷以自序：“本书记事，开始于鸦片战争；而于战前的中西关系，仍择要编年，以明其由来；及禁烟事起，始按月日系事，虽以政治、外交、军事为多，其有关经济、文化者，亦尽可能纂入。”至于太平天国部分，因另有专书，故尽量从简，但有所补正。他声明：“近二十余年新出现的太平天国文献颇多，凡是可资补正的酌予收进。如果彼此所载互有出入，应以本书为准。”