陈垣的考据学，主要在校勘学，年代学和避讳学几门辅助学科上。
先谈校勘学。他既先后获得沈家本刻的和方功惠旧藏抄本的《元典章》，认为《元典章》是考究元代政教、风俗、语言、文字的很好的一部参考资料。他细细地作了一次整理校勘工作。除方沈两本外，他继续买到和借到其他藏本三种，主要是借到故宫藏的元刻本。他先用元刻本对校沈刻本，再以其他诸本互校，得出沈刻本“伪误、衍脱、颠倒”之处共一万二千多条，写成《沈刻元典章校补》。又从沈刻本一万多条错误中选出千多条作例，分门别类，指出致误之由，加以分析，一九三一年他写成《元典章校析释例》，——又名《校勘学释例》。他对《元典章》整理校勘工作，前后用了十多年时间，才脱稿。
陈垣运用校勘学方法考究古籍的又一成果，是一九三七年写成的《旧五代史辑本发覆》。薛居正等编《五代史》，因后出的欧阳修的《五代史记》，而被称为“旧五代史”，且渐被埋没。清乾隆时开四库全书馆，馆臣从《永乐大典》中辑出《薛史》，诏颁布于学宦。但当时馆臣为避免政治上嫌忌，将《薛史》原文中虏、戎、胡、夷、狄、蕃酋、伪等字眼，尽量改篡，失去了《薛史》的本来面目。他根据《册府元龟》、《欧史》、《资洽通鉴》等书，把辑本《薛史》中改窜的字句校勘出来，回复其本来面目；并指出当日馆臣之所以改窜《薛史》原文，实际有不满于清朝的统治。这就不仅限于校勘，而且对当日馆臣之所以忌讳，作了分析。
陈垣同志在考据学上另一方面成功的专着，是属于年代学的《二十史朔闰表》和《中西回史日历》两书。在后一书的自序中，他简要地叙述了作书的原因和经过，“稿凡五易，时阅四载”。两书成于一九二五年。两书为研究中国史学及我国与东南亚各国交通史方面提供重要依据。
避讳是我国历史上特有的风习制度。考据学中的避讳学，是我国特有的一门学科。陈垣同志在《史讳举例》中，介绍自秦迄清，历朝的避讳制度和讳例。两千多年来，避讳的制度、习惯和风气，长期束缚着人们的思想，在语言、文字上不能触犯所谓尊者亲者以至贤者的名字，违反的便是大逆不道，甚至有生命的危险，史不乏例。谈到避讳成为制度，其历史很长，朝代更换又多，各朝所避的讳不同，避讳方法又不一致；其在文献上常有因避讳而改换文字，甚至改变前人的姓名、官名、书名，前代的地名、年号等等，使一些古籍文字淆乱不清。但是，他在《史讳举例》的序文中曾指出：反过来，利用古文书的避讳，“可以解古文书之凝滞，辨别古文书之真伪及时代。盖讳字各朝不同，不啻为时代之标识，前乎此，或后乎此，均不能有是”。他在《史讳举例》中，所举的例，不少带有启发性，引起探索各种疑难问题。
避讳问题，前人已有不少研究。钱氏（大昕）《廿二史考异》中，以避讳解释疑难者尤多，只因散在诸书，未能为系统之整理。陈垣同志用了很多工夫，阅读了大量宋人清人有关避讳的述作，并广泛搜集和引用了一百种以上古籍中的材料，然后写成《史讳举例》。他在序言中说：“意欲为避讳史作一总结束，而便考史者多一门路、一钥匙也。”
陈垣同志在一九二五年至一九三七年这十多年间，着重考据学的研究。其中《旧五代史辑本发覆》完成于一九三七年七月。就在这年七月，爆发了“七、七事变”，日本侵略军向芦沟桥进犯，中国人民奋起抵抗，开始了抗日民族革命战争。不久，北京被日军侵占，成了沦陷区。他身处危境，但坚决与敌伪斗争。他在大学的讲坛上，讲抗清不仕的顾炎武《日知录》，讲表彰抗清民族英雄的全祖望《鲒埼亭集》，以此自励，并黾勉学生爱国。同时利用史学研究作为武器，连续发表史学论着，以抨击敌伪汉奸，显示出不屈不挠的爱国精神与民族气节。在八年抗战期间，他坚守教研岗位，写成《明季滇黔佛教考》、《南宋初河北新道教考》、《清初僧诤记》、《中国佛教史籍论》等宗教史论文，而实际是民族抗敌斗争史的专着，最后以《通鉴胡注表微》作表微之着。
八年抗战，陈垣同志一直身处沦陷区。一九四三年他写成《通鉴胡注表微》。那年冬，他写信给西南一位学者，说道：“至于史学，此间风气亦变。从前专重考据，服膺嘉定钱（大昕）氏；事变后，颇趋实用，推尊昆山顾（炎武）氏；近又进一步，颇提倡有意义之史学。故前两年讲《日知录》，今年讲《鲒埼亭集》，亦欲以正人心，端士习，不徒为精密之考证而已。此盖时势为之，若药不瞑眩，厥疾弗瘳也。”
一九五七年，他在《表微》重印后记中叙述研究经过：“胡三省亲眼看到宋朝在异族的严重压迫下，政治还是那么腐败，又眼见宋朝覆亡，元朝的残酷统治，精神不断受到剧烈的打击，他要揭露宋朝招致灭亡的原因，斥责那些卖国投降的败类，申诉元朝横暴统治的难以容忍，以及身受亡国惨痛的心情，因此，在《通鉴注》里，他充分表现了民族气节和爱国热情。”“我写《胡注表微》的时候，正当敌人统治着北京；人民在极端黑暗中过活，汉奸更依阿苟容，助纣为虐。同人同学屡次遭受迫害，我自己更是时时受到威胁，精神异常痛苦，阅读《胡注》，体会了他当日的心情，慨叹彼此的遭遇，忍不住流泪，甚至痛哭。因此，决心对胡三省的生平、处境，以及他为什么注《通鉴》和用什么方法来表达他自己的意志等，作了全面的研究，用三年时间写成《通鉴胡注表微》二十篇。”这样“表”胡三省作注之“微”，也正所以寓自己的心意。
总之，《表微》确有表《胡注》之微的特点以处境相仿佛，不但表《胡注》之微，亦所以表自己内心之微。
解放后，陈垣同志在学术思想上有很大的飞跃。一九五○年他给武汉大学一位朋友的信说：“解放以后，得学毛泽东思想，始幡然悟前者之非，一切须从头学起。年力就衰，时感不及，为可恨耳。”一九四九年北平解放后不久，五月十一日，《人民日报》刊登了陈垣同志给胡适的一封公开信，其中说：“我也初步研究了辩证法唯物论和历史唯物论，使我对历史有了新的见解，确立今后治学的方法。我们的治学方法，本来很相近，研究的材料也很多有关系，所以我们时常一起研讨，你并且肯定了我们的旧治学方向和方法。但因为不与外面新社会接触，就很容易摆脱不开那反人民的立场。如今我不能再让这样的一个违反时代的思想所限制，这些旧的‘科学的’治学方法，在立场上是有着它基本错误的，所以我们的方法，只是实证主义的。”他并且劝告胡适，应该幡然觉悟，转向祖国。
一九五○年，在辅仁大学坚决与帝国主义进行斗争，使长期受到外国势力控制和影响的一所私立大学能够顺利地变成国立大学，并于一九五二年院系调整时，和北京师范大学合并成为一所新型大学。他仍任新校校长。解放后，他的思想转变，还具体表现在一九五一年参加西南土改工作团。作为团长，他率领工作团，到四川巴县进行土改工作。一九五四年兼任科学院历史研究所第二所所长。从一九五八年起，历次被选为一、二、三届全国人民代表大会常务委员会委员。
在学术上，他在努力学习马克思列宁主义毛泽东思想的基础上，一方面整理历年旧着作，一方面不断用新观点继续从事史学论文的撰写，前后写成短文二十多篇。他壮心未已，本来还计划整理多卷本的古籍如《册府元龟》等，可惜年事已高，一九五0年后，又连续几次重病，并曾动大手术，使壮志难酬。
陈垣同志生活在旧社会近七十年，中华人民共和国成立，他已经六十九岁。由于他多年专研历史，专攻史学，掌握了丰富的历史知识。新中国成立后，他接触了新思想，迅速从旧思想的束缚解放出来，接受新思想，奋勇前进。经过十年的社会实践，在党的亲切关怀下，在他的强烈要求下，终于被批准加入中国共产党，以七十九高龄，成为一个光荣的中国共产党党员。他回忆多年旧社会艰苦酸辛的生活，今日身心都得到解放，不禁由衷地欢呼：“党使我获得新的生命”！并在一九五九年三月十二日在《人民日报》发表了以此为题的文章。
入党以后，他对自己要求更高，要求为党为人民做更多的工作，特别在史学方面。然而不久，来了“十年浩劫”。他足不得出户，宾客亲属不能探访。这样，直到一九七一年六月，在极端苦闷中含恨以殁，终年九十一岁。他临终嘱咐子孙，好好为党为人民多做工作。
史学家教育家陈垣同志谢世了，然而他留给我们一份极其珍贵的文化遗产。这份文化遗产他无私地献给了全国人民。