司马光的主要成就反映在学术上。其中最大的贡献,莫过于主持编写《资治通鉴》。宋神宗熙宁年间,司马光强烈反对王安石变法,上疏请求外任。熙宁四年(1071),他判西京御史台,自此居洛阳十五年,不问政事。这段悠游的岁月,司马光主持编撰了294卷300万字的编年体史书《资治通鉴》。司马光的独乐园,既是他的寓所,也是《资治通鉴》书局所在地。这里环境幽美,格调简素,反映了园主的情趣和追求。其书局在汴京时已奉诏成立,除了司马光之外,当时的著名学者刘恕、刘攽和范祖禹都参与了书局的工作。其中,司马光任主编,刘恕、刘攽、范祖禹为协修,司马光的儿子司马康担任检阅文字的工作。司马光来洛阳后,便把《资治通鉴》书局由汴梁迁到洛阳。在独乐园中常住的不仅有书局的工作人员,当时洛阳的名贤如二程、邵雍、文彦博、吕蒙正等也常来此聚会,堪称是一个学术中心。
《资治通鉴》是我国最大的一部编年史,全书共二百九十四卷,通贯古今,上起战国初期韩、赵、魏三家分晋(公元前403年),下迄五代(后梁、后唐、后晋、后汉、后周)末年赵匡胤(宋太祖)灭后周以前(公元959年),凡一千三百六十二年。作者把这一千三百六十二年的史实,依时代先后,以年月为经,以史实为纬,顺序记写;对于重大的历史事件的前因后果,与各方面的关联都交代得清清楚楚,使读者对史实的发展能够一目了然。
司马光著述颇多。除了《资治通鉴》,还有《通鉴举要历》八十卷、《稽古录》二十卷、《本朝百官公卿表》六卷。此外,他在文学、经学、哲学乃至医学方面都进行过钻研和著述,主要代表作有《翰林诗草》、《注古文学经》、《易说》、《注太玄经》、《注扬子》、《书仪》、《游山行记》、《续诗治》、《医问》、《涑水纪闻》、《类篇》、《司马文正公集》等。在历史上,司马光曾被奉为儒家三圣之一(其余两人是孔子和孟子)。《训俭示康》收入高中语文课本。