По своему научному направлению И. Д. Беляев принадлежал к школе славянофилов; он был в самых дружеских отношениях с А. С. Хомяковым, братьями Аксаковыми и братьями Киреевскими. Им были написаны работы по истории русского крестьянства, права, хозяйства, быта, военного дела, летописания в России. Его книга «Крестьяне на Руси» стала первым в русской историографии систематическим трудом по истории крестьян со времен Киевской Руси до XVIII в. Он первым из русских историков помимо законодательных памятников широко использовал актовые материалы; собрал богатую коллекцию древнерусских актов и рукописных книг; впервые издал ряд важных актов и памятников, в том числе новгородские писцовые книги, разрядные записи, Литовский статут и т. д. Известность получили его работы (многие из которых вышли посмертно): «Земские соборы на Руси» (1867), «Лекции по истории русского законодательства» (1879), «О доходах Московского государства» (1885), «Судьбы земщины и выборного начала на Руси» (1905) и другие.