在学术上，他上承清初黄宗羲经世致用之学，勤奋攻读，博通经史，一生孜孜不倦，笔耕不辍，著有《困学纪闻》、补辑《宋元学案》、七次校注《水经注》，临终时还自编文集。
全祖望也写了不少传记散文。碑铭如《二曲先生窆石文》、《亭林先生神道表》、《梨洲先生神道碑文》等，是记叙清代重要人物和学术文艺的重要文章。传论如《庄太常传》、《陈同甫论》、《明庄烈帝论》，记序如《浦阳江记》、《梨洲先生思旧录序》等。他的文章不拘成法，诗歌多注意评述人物，表彰忠义，但议论过多，文采较平淡。
全祖望反对一味拾人牙慧、步人后尘，或墨守一家、囿于成说，从而失去自己独立思考的品性和学术创新空间的做法，认为学贵自得，应融会百家之长，经自己悉心揣摩后得到属于自己的真知。同时，全祖望主张不能仅据别人言论来探讨他的学术，应该在实践中对这个人的学说进行考察，强调躬行实践。