柯劭忞利用明清时期有关元史研究的新成果。又吸收了西方有关元史的资料和书籍，如法国人多桑著的《蒙古史》等书，对元史进行系统的研究。在此基础上，前后用了三十年时间，于1920年编撰成《新元史》。第二年，北洋军阀政府总统徐世昌，下令把《新元史》列入正史，1922年刊行于世。这样，原来中央政府承认的官修史书“二十四史”就成了“二十五史”民。《新元史》成书以后，日本东京帝国大学因此书授予柯劭忞名誉文学博士学位。

柯绍忞除《新元史》外，还著有《新元史考证》(北京大学铅印版本)。据说《清史稿》中的《天文志》、《时历志》、《儒林传》、《文苑传》、《畴人传》等，都是由他来主纂的。此外他还著有《盖喀图传补注》一册，《译史补》六卷(由北京大学出版)，以及《蓼园诗钞》五卷(由中华书局出版)。而尚未出版的有《十三经附札记》、《春秋谷梁传注》、《尔雅注》、《后汉书注》、《文献通考校注》、《蓼园文集》等。

中国当年在日本的留学生极多，而得到博士学位的极少。何况柯劭忞又没有在日本留过学，只是清朝的翰林，曾到日本考察过学政。以这样的资格获得日本博士学位的，在近代史中，只有柯劭忞一人，其原因就是因为一部《新元史》。当年日本东京帝国大学有“博士论文审查会”。根据不同的论文，聘请不同的专家来审查。审查《新元史》的是当年东京帝大极负盛名的史学权威箭内亘博士，时任教授。工作极为仔细认真。有一天他的学生仓石武四郎教授去看他，见满屋中摊的都是书，其师正在紧张查对资料。对他说：这部著作的价值可在博士之上；也可在博士之下，要把原书与旧“元史”不同之处，一一加以比较，查对核实评价之后才知道，所以这些工作是颇麻烦的。（大意如此。）可以想见当年日本东京帝国大学审查《新元史》时态度之严谨。不过后来毕竟是通过了审查，获得了学位。其后日本设“东方文化事业总委员会”，因柯劭忞为东京帝大文学博士，名重一时，因而聘之充任委员长。