清初西方科學知識的傳入，對梅文鼎產生了巨大影響。一生博覽羣書，著述80餘種。文鼎從小受家學薰陶，後從師學習天文歷算知識，不僅能懂其歷理，且能“發所以立法之故，補其遺缺”。他一生著述正多，絕大部分是天文、歷算和數學著作。 他之天文歷算和數學著作大致可分爲五類： 一是對古代歷算的考證和補訂， 二是將西方新法結合中國曆法融會一起的闡述; 三是回答他人的疑問和授課的講稿， 四是對天文儀器的考察和說明; 五是對古代方誌中天文知識的研究。總計達66種。其數學著作達26種，冶中西數學於一爐，集古今中外之大成，總名之曰《中西算學通》。
天文學
梅文鼎中西天文學的造詣都很深，天文學著作有40多種，糾正了前人的許多錯誤。梅文鼎非常注重天象觀測，創造了不少兼收中西方特色的天文儀器，如璇璣尺、揆日器、側望儀、仰觀儀、月道儀等。在這些方面的貢獻，對當時和後世融會貫通中西方天文學具有很大作用。
中國傳統曆法，以元代郭守敬《授時歷》最爲精密，明代沿用更名《大統歷》。梅文鼎的研究即從大統歷、授時歷開始，上溯到歷代70餘家曆法，一一求其根本與源流，同時參閱考究西洋各家曆法，比較中西名實異同，求得中西曆法的會通。因著《古今曆法通考》58卷，後屢有增補衍成70餘卷。又著其他歷算書50多種，其中《歷學疑問》3卷、《歷學疑問補》2卷、《交食管見》1卷、《交蝕蒙求》3卷、《平立定三差解》1卷等15種，被乾隆欽定《四庫全書》收錄。
數學
曆法的制定和修改離不開測算，歷理更需要用數學原理來闡明。梅文鼎爲研究天文曆法的需要，對數學進行了深入的研究，取得了重大成就。
梅文鼎的第一部數學著作是《方程論》，撰成於康熙十一年(1672年)。當時正是楊光先“歷訟”失敗客死他鄉(1669年)後不久，西洋教士趾高氣揚，蔑視中國傳統文化。梅文鼎抓住“方程”這一“非西法所有”的中國傳統數學精華首先發論，來顯示中華數學的驕傲，是頗有愛國情懷的。他在書成後給數學家、桐城人方中通的書信中透露了這一思想。他說：“愚病西儒(指傳教士)排古算數，著《方程論》，謂雖利氏(指利瑪竇)無以難。”
但他對於西算卻能採取正確的態度，主張“去中西之見，以平心觀理”。他在發掘整理中國古算的同時，潛心研讀《幾何原本》等西算書籍，力求會通中西算法。他把所著26種數學書統名之曰《中西算學通》，以此來實踐他的主張。
梅文鼎的《筆算》、《籌算》和《度算釋例》分別介紹西方的寫算方法，納皮爾(N印沁r)算籌和伽利略(Galile。)比例規。他研究了正多面體和球體的互容關係，訂正了《測量全義》中個別資料的錯誤，獨立研究了他名之爲“方燈”和“圓燈”的兩種半正多面體。他又引進了球體內容等徑小球問題，並指出其解法與正多面體和半正多面體構造的關係。他在《方圓冪積》中討論了球體與圓柱、球檯及球扇形等立體的關係。對於當時一般學人感到困難的三角學，梅文鼎不但有《平三角舉要》和《弧三角舉要》介紹基本的性質、定理和公式，而且有《塹堵測量》和《環中黍尺》這兩部分別藉助多面體模型和投影法來闡述相關算法的優秀作品。
《勾股舉隅》爲梅文鼎研究中國傳統勾股算術的着作，全書一卷，其中的主要成就，是對勾股定理的證明和對勾股算術算法的推廣。書中首列“和較名義”，其次以兩幅“弦實兼勾實股實圖”來說明勾股定理，其論說的根據是出入相補原理， 在內容上，本書大致上可分作兩部分，一爲勾股算術，另一主要爲勾股測量。前者梅文鼎對其評價很高，他認爲此式“乃立之根也。而其理皆具古圖(“古圖”指的即是趙爽注《周髀算經中》之“勾股圓方圖”)中，學者所宜深玩。對此式的證明也是利用此圖來完成的。
“弦與勾股和求勾股用量法”一題中所用的尺規作圖之方法，與徐光啓《勾股義》中“勾股求容圓”來作比較，梅文鼎在尺規作圖的概念已相當正確，顯示梅文鼎對《幾何原本》有一定深度的瞭解。另外，從梅文鼎在測量問題上所使用的出入相補法來看，其內容相當貼近楊輝乃至於劉徽的作法，有別於明末西方傳入的測量方法，梅文鼎的作法是採用傳統的勾股方法來解《幾何原本》前六卷的部分命題，其中，梅文鼎花了相當多的篇幅說明“理分中末線”(即黃金比例)，其曰：“幾何不言勾股，然其理並勾股也，故其最難者以勾股釋之則明。惟理分中末線似與勾股異源。今爲遊心立法之初，而仍出於勾股。”由此，可見梅文鼎對傳統勾股術的重視。
梅文鼎在數學方面寫了20多種著作。將中西方的數學進行了融會貫通，對清朝數學的發展起了推動作用。逝世之後，後人將其曆法、數學著述匯爲《梅氏叢書輯要》(62卷)。
詩文
梅文鼎能詩能文，他所寫的序言、引言之類，落筆成趣，文采斐然，頗具文學欣賞價值。他既不泥古守舊，也不盲目崇拜，而是批判地吸收外來文化，他對難解之書，難釋之義“必欲求得其論，往往至廢寢忘食”。詩文雜著以《績學堂文鈔》《績學堂詩鈔》刊行。
