《廿二史考异》100卷，所考诸史，包括：《史记》5卷，《汉书》4卷，《后汉书》3卷，《续汉书》2卷，《三国志》3卷，《晋书》5卷，《宋书》2卷，《南齐书》、《梁书》、《陈书》各1卷，《魏书》3卷，《北齐书》、《周书》各1卷，《隋书》2卷，《南史》、《北史》各3卷，《唐书》16卷，《旧唐书》4卷，《五代史》6卷，《宋史》16卷，《辽史》1卷，《金史》2卷，《元史》15卷。于《二十四史》中，不包括《旧五代史》，而将《续汉书志》从《后汉书》中析出单独成卷，故标目上为23部史书，实则仍为22部史书，与书名相符。而其中又对《唐书》（即《新唐书》）、《宋史》、《元史》用力最多。
钱大昕的考史原则，已如前述。他从青年时代起，开始撰写此书，自谓“反复校勘，虽寒暑疾疢，未尝少辍，偶有所得，写于别纸”。乾隆三十二年（1767），着手编次，且“岁有增益”。至乾隆四十三年（1778），又“复加讨论”，做最后的审订。而他的自序，撰于乾隆四十五年（1780），可以看作是全书定稿的时间。自序说：“廿二家之书，文字烦多，义例纷纠，舆地则今昔异名，侨置殊所；职官则沿革迭代，冗要逐时。欲其条理贯串，了如指掌，良非易事，以予伫劣，敢云有得？但涉猎既久，启悟遂多。”[84]从这里，可以看出，《考异》重在文字、义例、舆地、职官等方面。但实际上《考异》所涉及的范围还要广泛得多。阮元论钱大昕学术有“九难”；第四至第八是：“先生于正史、杂史，无不讨寻，订千年未正之讹，此人所难能四也；先生精通天算，三统上下，无不推而明之，此人所难能五也；先生校正地志，于天下古今沿革分合，无不考而明之，此人之所难能六也；先生于六书音韵，观其会通，得古人声音、文字之本，此人之所难能七也；先生于金石无不编录，于官制史事，考核尤精，此人所难能八也。”[85]以上几条，实则都贯串于《考异》之中。
《廿二史考异》的撰述形式，是首先开列所考史书的篇名，其次抄出所考之事与文，再次是写出订正文字，或旁征博引以证己说，从而达到“祛其疑，乃能坚其信；指其瑕，益以见其美”的考史目的。其文少者，每条仅数字。如卷三《史记·律书》：“闻声效胜负。”《考异》云：“效，见也。”卷二《史记·十二诸侯年表》：“人事浃。”《考异》云：“浃与匝同。”卷十九《晋书·地理志上》：“代郡富城县。”《考异》云：“富城当作当城。”其文多者，可达数百字至千余字。如卷四十二《唐书·僖宗纪》：“乾符四年四月，江西贼（？）柳彦璋陷江州，执其刺史陶祥，高安制置使钟传陷抚州。”《考异》以一千一二百字的篇幅胪列证据，以证《新唐书》“刊修诸公，夸其采访之富，欲求胜于旧史”，故独于僖宗纪、昭宗纪“繁冗重复，与它卷迥别”。其所考者，亦有并非出于某史某篇者，如卷九有“侯国考”；卷十五考“裴松之表‘上搜旧闻，旁摭遗逸’”，列举人名书名，以证“松之注所引书”，“凡百四十余种，其与史家无涉者，不在数内”。像这样有数百字的考证，实则已具有专论的性质。
《廿二史考异》除大量的文字考订外，还重视史例的考订。如卷二十《晋书·舆服志》：“史臣曰：昔者乘云效驾。”《考异》云：“按：《天文》、《地理》、《律历》、《礼乐》、《职官》、《食货》、《五行》、《刑法》诸序首，或引书、传，或自立论，未有冠以‘史臣’者；独《舆服》一篇有‘史臣曰’三字，此义例之未衷于一也。”又如卷二十六《梁书·敬帝纪》：“史臣侍中郑国公魏徵曰。”《考异》于此文之下，对“陈吏部尚书姚察曰”、“史臣曰”、“史臣陈吏部尚书姚察曰”、“史臣侍中郑国公魏徵曰”、“郑文贞公魏徵总而论之”等后论的种种称谓，均一一从义例上做了说明，指出其是非所在，并称魏徵“以大臣领史事，而不攘人之善以为己作，郑文贞洵不可及矣”[86]。
《廿二史考异》最突出的成就，在于它一一考订了诸史志表。全书100卷中，有三十四五卷是关于志表的考证，占全书的三分之一以上。其中，《新唐书》占8卷。《宋史》占7卷，《元史》占5卷；关于《魏书》的考订共3卷，有2卷是考订它的诸志。南朝江淹说：“修史之难，无出于志。”这话先后为刘知幾、郑樵、马端临所引用。志的撰写困难，考订更难。《廿二史考异》对各志一一考订，反映了作者渊博的学识和知难而进的治史精神。在对众史各志的考订中，作者于天文、律历、地理、职官、艺文等志的考订，用力最多，价值也最高，是《十七史商榷》、《廿二史札记》所不及的。此外，此书卷四十一以整卷的篇幅考订《新唐书》的目录，实则是以两《唐书》目录、编次、体例“参互校勘”，明其增删、变更、得失，同时也阐述了作者对于史书“义例”的见解。如本卷于“列传第一”之下，作者写道：“武后，旧书有纪而无传。新史于编年之外，别采事实为传，而不去本纪之目，较之沈既济之说为优。”[87]这里说的“旧书”指《旧唐书》，“新史”指《新唐书》。沈既济是唐朝史官，曾著文提出不当为武则天立纪，应降为后妃传。《新唐书》有纪、有传，以国家大事编年为本纪，以个人事实连缀为传。钱大昕很欣赏这种安排。作者关于二十二部正史的考订，包含了丰富的“义例”思想，此即突出一例。
钱大昕推崇顾炎武的撰述“有关于世道风俗，非仅以该洽见长”，称道赵翼《廿二史札记》是“有体有用之学，可坐而言，可起而行”，说明他并不是只重考据而无经世思想的史家。而他的“史非一家之书，实千载之书，祛其疑，乃能坚其信”的史学思想，由崔述进一步发展了。