П. И. Житецкий — автор трудов по украинскому и русскому языкознанию, литературе (в том числе теории и истории поэзии) и фольклору. Он был одним из наиболее авторитетных сторонников мнения о том, что Киевская Русь — колыбель малорусского народа и что на ее территории, не прерываясь, шло развитие малорусского наречия. Он также полагал, что основные черты малорусского вокализма обнаружились уже в XII–XIII вв. Изучение языка велось им параллельно с изучением политической и бытовой истории народа, поскольку он считал, что «в жизни языка отражаются бытовые настроения народного духа, народных понятий, верований и идеалов». При этом он рассматривал малорусское наречие как самобытную часть общерусского языка, существующую наравне с великорусским наречием.
В числе его трудов: «Очерк литературной истории малорусского наречия в XVII и XVIII веках» (1889), «Мысли о народных думах» (1893), «Теория сочинения» (1895), «Очерки по истории поэзии» (1898; 6-е изд. 1913), «К истории литературной русской речи в XVIII веке» (1903), «О переводе Евангелий на малорусский язык» (1905) и другие.