它是繼司馬遷《史記》之後，第二個整理歷代帝王世系的歷史書典，其在史學上的成就主要有以下幾個方面：
第壹，對三皇五帝至曹魏數千年間的帝王世系作了較為詳盡的考證和整理，把上古歷史推到了“三皇時代 ”，把中國歷史起源提前了數千年。
《帝王世紀》之前的所有歷史著作都沒有對三皇五帝的世系作過系統研究和排列，司馬遷《史記》也只將黃帝作為上古歷史的開端，皇甫謐第壹次對黃帝以前帝王世系進行了研究，排出了三皇時期的帝王世系， 其次序是：太昊帝庖犧氏，亦稱伏羲氏、黃熊氏。凡女媧氏、大庭氏、柏皇氏、中央氏、栗陸氏、驪連氏 、赫胥氏、尊盧氏、渾混氏、昊英氏、有巢氏、朱襄氏、葛天氏、陰康氏、無懷氏十五世，皆襲庖犧制度 ，故雖為皇而不自為壹代；炎帝神農氏，壹號魁隗氏、連山氏、列山氏，凡帝承、臨、明、直、來、衰至 榆罔，也有八世；黃帝有熊氏，亦號帝鴻氏、歸藏氏、軒轅氏。
因而，《帝王世紀》排列的五帝時期的帝王世系也與《史記》有所不同，其次序是：少昊帝青陽氏（又稱金天氏）、顓頊帝高陽氏、嚳帝高辛氏、堯帝陶唐氏、舜帝姚虞氏。同時，對“皇”“帝”“王”的內涵進行了簡單概括和總結。他說：“天子，至尊之定名也。應神受命，為天所子，故謂之天子。故孔子曰： ‘天子之德，感天地，洞八方，是以功合神者稱皇，德合天地稱帝，仁義和者稱王’”（《帝王世紀》， 以下引號內未註明出處的皆與此同）。雖有濃郁的“天命觀”印記，但也客觀反映氏族社會的政治狀況， 表達了先民對人類遠祖的頂禮崇拜，對研究史前史仍有壹定的參考。
《帝王世紀》的開篇，還將天地開辟劃分了幾個時期，雲：“天地未分，謂之太易。元氣始萌，謂之太初 。氣形之始，謂之太始。形變有質，謂之太素。太素之前，幽清寂寞，不可為象。惟虛惟無，蓋道之根。 道根既建，由無生有。太素質始萌，萌而未兆，謂之龐洪，蓋道之幹。既育萬物成體，於是剛柔始分，清濁始位。天成於外而體陽，故圓以動，蓋道之實。質形已具，謂之太極”。描述了宇宙進化的緩慢過程， 具有樸素的唯物辯證法觀念。具體內容
《帝王世紀》對夏至漢魏的歷代帝王世系也作了較為詳盡的介紹，其序列是：
夏：“自禹至桀，並數有窮，凡十九王，含四百三十二年。禹壹、啟二、太康三、仲康四、相五、羿六、 寒浞七、少康八、杼九、槐十、芒十壹、泄十二、降十三、扃十四、厪十五、孔甲十六、臯十七、發十八 、桀十九。”
商：“商之饗田也，三十壹王。是見居位者實三十王，而言三十壹王者，兼數太子丁也。自湯傳位至紂， 凡六百二十九年”，即成湯、外丙、仲壬、太甲、沃丁、太庚、小甲、雍己、大戊、仲丁、外壬、河亶甲 、祖乙、祖辛、沃甲、祖丁、南庚、陽甲、盤庚、小辛、小乙、武丁、祖庚、祖甲、廩辛、庚丁、武乙、 太丁、帝乙、紂。
周：“自克殷至秦滅周之歲，凡三十七王，八百六十七年”。世系王號是：武王、成王、康王、昭王、穆 王、恭王、懿王、孝王、夷王、厲王、宣王、幽王、平王、桓王、莊王、釐王、惠王、襄王、頃王、匡王 、定王、簡王、靈王、景王、悼王、敬王、貞定王、元王、哀王、思王、考王、威烈王、元安王、夷烈王 、顯聖王、慎靚王、赧王。
秦：“自昭襄王滅周至子嬰，凡四王二帝，合四十九年。昭襄王壹，孝文王二，莊襄王三，始皇帝四，胡 亥五，子嬰六。”
前漢：“按前漢十二帝”，高祖、惠帝、高後、文帝、景帝、武帝、昭帝、宣帝、元帝、成帝、哀帝、平 帝。“自高祖元年至更始二年，凡得二百三十年”。
後漢：“按後漢十二帝：光武壹、明帝二、章帝三、和帝四、殤帝五、安帝六、順帝七、沖帝八、質帝九 、桓帝十、靈帝十壹、獻帝十二”。“自漢元至更始二年，凡二百壹十二年。自居攝元年至更始二年，凡 十八年。自建武元年至延康元年，凡壹百九十五年。漢前後諸廢帝及王莽合三十壹帝，四百二十六年。”
魏：“自皇初元年至禪晉之歲，凡五帝，四十五年。文帝壹、明帝二、廢帝齊王三、廢帝高貴鄉公四，元 帝五。”
第二，對三皇至漢魏數千年間特別是黃帝以前上古時期的重大歷史事件作了較為詳盡的考證和記載，突破 了史前史的研究領域，保存了許多有價值的歷史資料。
上古時代，黃帝以前人類活動的歷史資料十分貧乏，不少學者和歷史學家如韓非子、莊子、列子、管子、 孔子等都有過不少研究，但都沒有獲得較系統的研究成果，司馬遷雖作了《五帝本紀》，但對其中特別是 黃帝以前的重大政治、經濟、軍事、文化活動情況記載較少，而皇甫謐知難而進，廣采百納，在史前領域 進行艱苦的探索，對三皇五帝以及漢魏數千年間，壹些重大歷史事件作了大量的考證和記載。例如，雲昊 帝庖犧氏，生於“成紀”，“都陳”。“為百王先”。“及犧牲以供庖廚食天下”，“制嫁娶之禮”，“ 作瑟三十六弦。”“仰觀象於天，俯觀法於地，觀鳥獸之文與地之宜，近取諸身，遠取諸物，於是造書契 以代結繩之數，畫八卦以通神明之德”，“乃嘗味百藥而制九針”；炎帝神農氏“生於裳羊山”、“都陳 又徒魯”，“作耒耜”，“嘗別草木，令人食谷以代犧牲之命”，“始教天下耕種五谷而食之。”“重八 卦之數，究八八之體為六十四卦”，“退而修德，風沙之民自攻其君而歸炎帝”等。並對這壹時期的社會 政治狀況進行了研究，他說：“孔子稱古者三皇五帝設防而不犯，故無陷刑之民，是以或結繩而治，或象 畫而化。自庖羲至於堯、舜，神道設教，可謂至政無所用刑矣。夫三載考績，黜陟幽明，善無微不著，惡 無隱不章，任自然以誅賞，委群心以就制，故能造禦乎無為，運道於至和，百姓日用而不知，含德若自有 者也。《詩》雲‘上天之載，無聲無臭，’其斯之謂乎？”古史學家稱之為“三皇五帝”總論，反映了原 始社會“天下大同”的社會性質，對研究史前政治、經濟、文化、法律很有價值。對於黃帝以後以至漢魏時期諸如阪泉之戰；大山稽、鬼臾區、封胡、孔甲或以為師，或以為將，分掌四目 ；倉頡造字；得河圖洛書；效八風之音，作樂五英；堯舜、舜禹禪讓；大禹治水；鴻條伐桀；盤庚東遷； 文王受命；武王伐紂；周公攝政；穆王西征；楚漢爭雄；漢魏易代等許多重大歷史事件也作了考證和祥盡 的闡述，其中有不少為《史記》等史書所沒有的資料。例如，關於“文王受命”唯《帝王世紀》記載，“ 文王即位四十二年，歲在鶉火，文王更為受命之元年，始稱王矣”。不但從事件本身，還從時間、區間、 律歷、星野等多方面、多視角進行了考證和記載。為後世史學界解決許多重大歷史課題提供了珍貴的史料 。
第三，《帝王世紀》在采用總結前人歷史史料的基礎上，對 《史記》等前人敘述不詳的歷史事實，尤其是 三皇五帝的世系及社會活動等重大問題進行了考證和補充。
《史記·五帝紀》在記黃帝時雲：“黃帝者，少典之子，姓公孫，名曰軒轅”“黃帝崩，葬橋山。”而《 帝王世紀》則雲：“黃帝有熊氏，少典之子，姬姓也。母曰附寶，其先即炎帝。母家有嬌氏之女，也與少典氏婚，故《國語》兼稱焉。得神農氏之末，少典氏又娶附寶”，“生黃帝於壽丘，長於姬水，因以為姓 。以土承火，位在中央，故曰黃帝。有聖德，受國於有熊，居軒轅之丘，故因以為名，又以為號。”“在位百年而崩，年壹百壹十歲……，葬於上郡陽周之橋山”。不但介紹了家世，也介紹了社會關系。
《史記》在介紹顓頊帝高陽氏時文字短而且空泛，雲：“帝顓頊高陽者，黃帝之孫而昌意之子也，靜淵以有謀，疏通而知事，養材以任地，載時以象天，依鬼神以制義，治氣以教化，絜誠以祭祀。北至於幽陵，南至於交阯，西至於流沙，東至於蟠木。動靜之物，小人之神，日月所照，莫不砥屬。帝顓頊生子日窮蟬。 顓頊崩，而玄囂之孫高辛立，是為帝嚳。”而《帝王世紀》則雲：“帝顓頊高陽氏，黃帝之孫，昌意之子 ，姬姓也。母曰景仆，蜀山氏女，為昌意正妃，謂之女樞。金天氏之末，瑤光之星貫月如虹，感女樞幽房之宮，生顓頊於若水。首戴幹戈，有聖德。父昌意雖黃帝之嫡，以德劣，降居若水為諸侯。及顓頊，生十 年而佐少昊，十二年而冠，二十年而登帝位。平九黎之亂，以水承金，位在北方，主冬。以水事紀官，命南正重司天以屬神，北正黎司地以屬民。於是民神不雜，萬物有序。始都窮桑，後徒商丘。命飛龍效八風 之音，作樂五英，以祭上帝。納勝墳氏女娽，生老童，有才。子八人，號八凱。顓頊在位七十八年，九十八歲，歲在鶉火而崩。葬東郡頓丘廣陽裏。”兩相對照，後者具體、詳細。
第四，在歷史地理的研究上，皇甫謐下了很大的功夫，取得了很大的成果。
由於戰爭、移民、遷徙，王朝更叠等多種原因，歷史地名往往變化很大，為歷史研究帶來不少困難。許多古今歷史學家都十分重視對歷史地名的研究，而皇甫謐在《帝王世紀》中對上迄三皇，下至漢魏時期的歷史地名也作了比較系統的研究和考證，澄清了許多由於地名變更而造成的歷史疑難問題，取得了重要的研究成果。
壹是對壹個王朝或民族的遷徙地名作了詳細的考證，並提出自己的觀點。如，周人自西向東、自東向西多 次遷徙，周朝建立以後都邑又多次變動，皇甫謐詳細考證了他們遷徙過的每壹個地方，雲：“周後稷始封邰，今扶風是也。及公劉徙居邑於豳，今新平漆水東北有豳亭是也。故《詩》稱‘篤公劉，於豳斯館。’ 至太王避狄，循漆水，逾梁山，徙邑於岐山之陽，今美陽西北有岐城舊址是也。故《詩》稱‘率西水滸，至於岐下’。南有周原，故始改號曰周。王季徙程，故《書序》曰‘維周王季宅程’是也。故《孟子》稱 ‘文王生於畢郢，西夷人也’。暨文王受命，徙都於豐，在今京兆之西是也。故《詩》稱‘既伐於崇，作 邑於豐’，及武王伐紂，營洛邑而定鼎焉，今洛陽西南洛水之北有鼎中觀是也。周公相成王，以豐、鎬偏 處西方，貢不均，乃使邵公蔔居洛水之陽，以即土中。故《援神契》曰：‘八方之廣，周洛為中’，於是遂築新邑，營定九鼎，以為王之東都於洛邑。故《周書》稱：‘我乃蔔澗水東，瀍水西，唯洛食。’是為王城，名曰東周。故《公羊傳》曰：‘王城者何？東周也’。《地理誌》王城本郟鄏之地，是以或謂之郟 鄏。故《春秋傳》曰‘成王定鼎於郟鄏’，河南是也。今郟鄏東門名鼎門，蓋九鼎所從入也。成王既蔔營 洛邑，建明堂，朝諸侯，復還豐、鎬。故《書序》曰：‘成王既黜殷命，還歸在豐’。至懿王徙犬丘，秦謂之廢丘，今京兆槐裏是也。《世本》曰：‘懿王居犬丘，厲王淫亂，出於彘’。今河東永安是也。平王即位，徙居洛，《洛浩》所謂新邑也。《國語》曰：‘幽王滅，周乃東遷’，本殷之畿內，在《禹貢》豫 州外方之域，河、洛、瀍、澗之間。周於南柳七星張之分，鶉火之次也。及敬王避子朝之亂，東居成周， 故《春秋經》曰：‘天王入於成周’是也。後六年，王室定，遂徙都成周。是後晉又率諸侯之徒修繕其城 ，以成周城小，不受王都，故壞翟泉而廣焉。翟泉地在成周東北，今洛陽城中有周王冢是也。至赦王又徙 居西周而失位。”
從以上的壹大段文字，我們至少可以獲得以下幾個結論；（1）介紹了壹個地方的古名與今名；（2）探索 了邑名的淵源；（3）說明了周的星野為鶉火，對應天上二十八宿中南方朱雀的柳、星、張。星宿，即今 天文學的長蛇座；（4）構成壹個完整的遷徙示意圖：邰→豳→岐山→程→豐（西周）→洛（東周）→豐 、鎬→犬丘→彘→洛→豫州→雒（成周）→豐；（5）應用大量古籍史料，逐壹作了考證，有很高的準確性。
二是對三皇五帝時代重要部落的活動地域和變更情況進行了考證，補充了史闕。對於先民氏族部落的活動 情況，《史記》只記到黃帝，皇甫謐則擴延到黃帝以前的伏羲與神農，如說“伏羲都陳，在《禹貢》豫州 之域。西望外方，東及明豬。於周，陳胡公所封，故《春秋傳》曰：‘陳，太昊之墟也。’於漢屬淮陽， 今陳國是也。”記炎帝神農氏“初都陳，又徙魯”“故《春秋》稱魯大庭氏之庫。”記黃帝“長於姬水” 、“居軒轅之丘”“得寶鼎，興封禪”“都涿鹿，於《周宮》幽州之域，在漢為上谷。而《世本》雲‘涿 鹿在彭城’，今上谷涿鹿縣及蚩尤城，阪泉地又有黃帝祠，皆黃帝戰蚩尤之處也。