編修《新五代史》涉及對正統的看法。薛居正寫《舊五代史》的同時，宋仁宗又命李昉等編次前世年號。李昉等以梁為“偽”，既是“偽”，作史當然不能為梁帝作“本紀”，所謂“五代”亦無從說起。這直接影響到史書的結構。
歐陽修總的看法是：不能把梁看作“偽”政權，但梁也不是正統。在他看來，正統的爭議不斷，是由三個方麵的問題造成的，一是作史者出於私心。南北朝，修史者各有私心，論其朝代必列入“統”。二是以五行運轉來解說哪些朝代為正統。這也是私心，不過是帶上了神秘的色彩。三是認為“統”是續而無斷，正統是前後相接，中間不能有中斷的時候。歐陽修認為，“正統”是“王者，所以一民而臨天下”。修史應當“其實嚐為君矣，書其為君。其實篡也，書其篡”。“不沒其實”才能深得《春秋》之意。正統有幾種情況，有居天下之正，合天下於一，如堯舜夏商周秦漢唐；有不得其正，卒能合天下於一，如晉、隋。即使在亂世，但能奮力而起，有功有德者又能合天下於一，雖然是大且弱者，也可以說是正統，這在道理上能說得過去。正統有續有絕，歐陽修認為宋以前的中國曆史的正統三絕而複續。自堯舜，曆夏商周秦漢後是一絕，晉以後是二絕，隋唐後是三絕。因此，梁雖不得為正統，但其國不能視為“偽”。基於這種看法，《新五代史》依舊為五代之君立本紀。歐陽修認為正統是“王者，所以一民而臨天下”，同時對正統的接續提出靈活的看法，在宋代正統的爭議中，他的意見較為平實、變通。
在天人關係的認識上，歐陽修的史學思想具有折衷主義的特點，批評了災祥理論、讖緯學說，又不完全否定天人感應說。
歐陽修在《新五代史》《新唐書》中，開始用“天理”“人理”解釋曆史變化的原因，《新五代史·晉家人傳》把“三綱五常”稱之為“人理”。天理、天道支配曆史變化，而天理、天道又是人理的反映。《伶官傳序》說：“盛衰之理，雖曰天命，豈非人事哉。”用“理”總結曆史盛衰，在歐陽修那裏還隻是開始，但卻預示宋代史學思想要發生變化。
（2）開風氣的曆史文獻學工作
歐陽修在曆史文獻學領域內的成就是多方麵的，有些工作對轉變學術風氣至關重要，有些工作開拓了文獻學的領域。在疑古辨偽上，歐陽修既有勇氣、信心，又是在紮實的基地上發難的。在金石學上，他沉潛金石文物，開拓金石考史的路數。在修史中，歐陽修對曆史事實考訂有其獨到之處。他參加《崇文總目》的編修。《崇文總目》是朝廷組織編修的書目，歐陽修為《總目》寫的《敘釋》，反映了他的文獻學見解。歐陽修在文獻學上做出了自己的貢獻。
①疑古辨偽。《周易》有兩部分，一部分是所謂“經”，指卦辭，包括卦形、卦名和爻辭，包括爻題。另一部分是所謂的“傳”，被認為是解“經”的。《易傳》共有10篇，即彖上，彖下，象上，象下，文言，係辭上，係辭下，說卦，序卦，雜卦。這10篇被漢人認為是《易經》的羽翼，因而稱為“十翼”。傳統的看法認為它是孔子寫的。
歐陽修寫《易·童子問》3卷，指出《係辭》以下的《易傳》不是孔子寫的。《係辭》的解說“繁衍叢脞而乖戾”，不可能出於孔子一人之手。有的解釋前後矛盾，有的兩三種說法自相抵牾，有的闡釋不合人情事理，有的地方明顯是後世學者為尊崇這本書說的話，“務為其說以神之，至其自相乖戾，則曲為牽合而不能通也”。《文言》等的“子曰”，不是孔子說的話，是後代經師解《易》的語言。《係辭》等是解釋“經”的，自不成問題，但不可以說它是聖人所作。
《周禮》一書，後代學者批評很多，認為這本書是周代典章製度的材料，是不能相信的。歐陽修讚成這種看法。《周禮》規定那樣繁雜的條文。如何執行，古時治理的辦法怎麼會煩瑣到這樣地步？秦建立後，去除古製。漢朝基本上沿襲秦製，隻對其中作了一些損益。那麼，《周禮》那一套為什麼沒有傳承下來呢？王莽行《周禮》，導致社會大亂，為什麼反不如秦製？因此，《周禮》值得懷疑。這些是歐陽修在《問進士策》中提出來的問題。歐陽修對於《詩》的毛亨、鄭康成解說有疑問，認為二家的解說有許多失誤，對《詩序》也提出懷疑。
歐陽修認為《孟子》中有些記載不可信。如關於舜的“塗廩浚井”一事的記載，“不載於六經，不道於孔子之徒”，隻有孟子之徒談論。其初，這些記載沒有人追究，時間一久，當成是事實了。
關於《史記》的世係，歐陽修將它和《尚書》《孟子》、孔安國、皇甫謐諸書作比較，得出結論：“參考其壽數長短，而尤乖戾不能合也。”
在這些辨偽中，歐陽修考之於史實，參之以它書，論以情理，辨其謬妄，他的辨偽方法有很多值得肯定的東西。
歐陽修較為客觀地對儒家經籍進行分析，指出後儒解釋中的錯謬，批評了那些曲解臆說。這對當時學術風氣的轉變起了重要的作用。
②金石學。歐陽修對三代以後的金石銘刻的收集與研究，是他的學術事業中一個十分重要的方麵。他自述治金石的經曆，說：
“曏在河溯，不能自閑，嚐集錄前世金石之遺文，自三代以來古文奇字，莫不皆有。中間雖罪戾擯斥，水陸奔走，顛危困踣，兼之人事，吉凶憂患，悲愁無聊，倉卒未嚐一日忘也。蓋自慶曆乙酉逮嘉祐壬寅，十有八年，而得千卷。顧其勤至矣。然亦可謂富哉！
在治金石學上，歐陽修首先是網羅廣泛，兼收並蓄。上自周穆王以來，下更秦漢隋唐五代，外至四海九州名山大澤，窮崖絕穀、荒林破塚、神仙鬼物和詭怪所傳，都在搜集之列。其次，搜集、整理與研究結合為一個整體。搜集金石，隨得而錄，撮其大要別為錄目，“載夫可與史傳正其闕謬者，以傳後學”。