李焘一生著述弘富，《续资治通鉴长编》是他的代表作。这部著作的正式写作时间，应为绍兴二十四年（1154年），李焘时年四十岁。他在知成都府双流县任上，于公务之外，“日翻史册，汇次国朝事实。谓司马光修史，先为《百官公卿表》十五卷，后颇散佚。乃遍求正史、实录，傍采家集、野史，增广门类，起建隆，迄靖康，合新旧官制，成一百四十二卷。其重编者仅七之一，《长编》之书盖始于此”。实际上这部著作纂修时间，应该更早一些。淳熙九年（1182年），他说为修此书，“网罗收拾垂四十年”。以此上推，当在李焘读书龙鹤山以后不久。
李焘自隆兴元年（1163年）至淳熙四年（1177年）先后四次上进此书。隆兴元年（1163年），李焘在知荣州任上，进太祖朝部分。自宋太祖建隆元年（960年），迄开宝九年（976年），计十七年，为书十七卷。当时李焘四十九岁。乾道四年（1168年）又进上已修成的太祖、太宗、真宗、仁宗、英宗五朝，共一百零八卷，写成一百七十五册和《目录》册。由《进〈续资治通鉴长编〉表》可知此书在编纂方法上是仿司马光《资治通鉴》体例。此年，李焘五十四岁。
淳熙元年（1174），李焘六十岁，他又进神宗朝《长编》，自治平四年（1067年）至元符三年（1100年），计四百一十七卷。
淳熙三年（1176年）宪宗擢李焘为秘书监，权同修国史，兼权实录院同修撰。朝廷意在专付李焘以史事。 [5] 淳熙四年（1177年），徽宗、钦宗二朝《长编》编成，孝宗称赞他“无愧司马光”。北宋“一祖八宗”至此完篇。但李焘仍在不断地修订重编。完成修订工作一说是在淳熙七年（1180年），一说是在淳熙十年（1183年），《文献通考·经籍考》认为是在淳熙九年（1182年）。白寿彝在《中国通史》中认为这样一部卷帙浩大的著作，根据孝宗的要求，进行增损的内容达四千四百余条，绝不是一、二年所能完成的，应该是开始修订为淳熙七年（1180年），淳熙九年（1182年）“重别写进”，完成在淳熙十年（1183年）。重编的《长编》为九百八十卷，记北宋一百六十八年史事，另有《修换事目》十卷，《举要》六十八卷，《总目》五卷。共计一千零六十三卷。凡实录、国史、会要、野史、家乘、墓志铭、行状等有关资料，无不广收博采。其中分注考异，详引他书，保存了大量史料。
李焘撰《续资治通鉴长编》的最初动机，是要整理北宋九朝史事。他说：“臣尽力史学，于本朝故事尤切欣慕。每恨士大夫各信所传，不考诸《实录》、正史，纷错难信。如建隆、开宝之禅授，涪陵、岐、魏之迁殁，景德、庆历之盟誓，曩霄、谅祚之叛服，嘉祐之立子，治平之复辟，熙宁之更新，元祐之图旧，此最大事，家自为说，臣辄发愤讨论，使众说咸会于一。”可见李焘修史，最初兴趣在文献的网罗整理及考订。
《续资治通鉴长编》选材上是“宁失于繁，无失于略”。编纂过程也是按长编法进行，先以年月为丛目，丛目既成，乃修长编。李焘对史料进行考订，也是遵司马光的考异法，所以时人评说李氏之书是“仿司马氏《通鉴》，踵为之”（李心传语）。“大略皆温公旧规”（陈振孙语）。
李焘从形式上继承了司马光史学，但与司马光作史旨趣略有差异，司马光是“删削冗长，举撮机要，专取关国家盛衰，系生民休戚，善可为法，恶可戒者，为编年一书”。李焘说他写《续资治通鉴长编》是“统会众说，掊击伪辨，使奸欺讹讪不能乘隙乱真，祖宗之丰功盛德益以昭明”（《进续资治通鉴长编表》）。因此，李焘认为他的书不敢称作《续资治通鉴》，只能称作是《续资治通鉴长编》。但李焘以四十年之精力，撰成近千卷的当代史，为治宋史之要籍。《长编》行文简洁，颇有章法，虽无“史臣曰”之类文字，但叙事中有识断；材料增删，足见其用心。