Основной работой Д. В. Разумовского в области церковного пения стал капитальный труд «Церковное пение в России: Опыт историко-технического изложения» (1867–1869; в 3 вып.), объединяющий все сделанное в этой области, главным образом в археологическом и историческом отношениях. Благодаря общедоступному изложению и большому количеству примеров книга во многом способствовала как возникновению движения в пользу восстановления древнего пения, так и распространению знакомства с его техникой. Он создал первый в России курс истории русского церковного пения, положив начало систематическому изучению древних периодов русской музыки. Им также были написаны труды: «О нотных безлинейных рукописях церковного знаменного пения» (1863), «Об основных началах богослужебного пения православной греко-российской церкви» (1866), «Церковное русское пение» (1869), «Чтения из псалтыри и пророческих книг Ветхого завета» (1870), «Обозрение растений, упоминаемых в Священном Писании» (1871), «Исследование о знаменном пении» (1884), «О пении в церковно-приходских школах» (1888) и другие.