Obra historiográfica
Diego Barros Arana fue un escritor prolífico. Desde muy joven hasta los últimos años de su vida se dedicó ininterrumpidamente a la confección de artículos y libros de carácter histórico, educativo y político. Gracias a sus conocimientos de francés e inglés, sus primeros trabajos consistieron en traducciones de novelas, destacando El Caballero de D´Harmental, de Alexandre Dumas, publicada el año 1848 en El Mercurio de Valparaíso. También a partir de 1853 inició una labor periodista a través de la publicación de diversos artículos en el periódico El Museo que él mismo editaba. Sin embargo, sus primeros trabajos históricos fueron publicados a partir de 1848 en el periódico La Tribuna, tales como "La historia de tres horas o la revolución de febrero de 1848", "Estudios sobre Vicente Benavides i las campañas del Sur: 1818-1822", sobre las campañas del Comandante Benavides en Chillán, y un estudio acerca de la Rebelión de Túpac Amaru. Pero no fue sino hasta 1854 cuando salió a la luz la primera obra que evidenció su capacidad de historiador, con la publicación de la "Historia General de la Independencia de Chile", que había empezado a aparecer en 1853 en El Museo, siendo editada en cuatro volúmenes entre 1854 y 1858. Asimismo, como miembro de la Facultad de Humanidades de la Universidad de Chile, presentó en 1856 una memoria anual dedicada a la lucha por la independencia en el sur de Chile, titulada Las Campañas de Chiloé (1820-1826), la cual fue muy bien recibida.
Entre sus trabajos se advierte una fascinación por las biografías, género que cultivó a través de publicaciones como El Jeneral Freire (1852), Noticias biográficas sobre el abate Molina (1860), Los Cronistas de Indias, estudios biográficos (1861), "Vida y viajes de Hernando de Magallanes" (1864), El proceso de Pedro de Valdivia y otros documentos inéditos concernientes a este conquistador (1873-74), entre otras. También destacó por su respaldo a la edición de crónicas y colecciones de fuentes históricas, por ejemplo gestionando la publicación de Purén Indómito del capitán don Fernando Álvarez de Toledo.
Además escribió textos políticos como el anónimo Cuadro histórico de la administración Montt, en que junto a José Victorino Lastarria, Domingo Santa María y Marcial González realizó una férrea crítica al gobierno de Manuel Montt. A todo esto se suma su monumental Historia General de Chile y un libro que le fue encomendado en dedicación a la Guerra del Pacífico, obra que constó de 2 volúmenes y que fue titulada La Historia de la Guerra del Pacífico (1879-1880), publicado antes de la finalización de la guerra. En esa oportunidad, Barros Arana incorporó el análisis de escritos de prensa, anunciando el uso de fuentes que hasta este momento no estaba contemplada por la historiografía chilena.
Entre 1905 y 1906 escribió su última obra, titulada Un decenio en la Historia de Chile (1841-1851), en la cual retrató el gobierno de Manuel Bulnes como una época de progreso y tolerancia.