正因为李延寿用通史体例叙述南、北朝史事，所以打破了朝代的断限，分别对北朝、南朝的人物、史事作归纳集中，两史的帝纪、后妃、宗室均依照朝代先后顺序排列。以下的诸臣列传则大体有先后顺序，对一些高门大户则其子孙附其父祖传中，连缀书之。《南史》以王、谢二大姓为主，《北史》以崔、卢二大姓为主，家族体系分明。其他类传更进一步打破了朝代的断限。这种作法，引起后世某些学者不满。清代修《四库全书总目》的学者认为延寿叙例为家传之体，不应用于国史。著名考据家王鸣盛批评延寿使国史变成家谱，最为谬妄。其实这些批评者有些过于拘泥正史体例，没有看到李延寿对正史作法是因循中有创造。《南史》、《北史》为数代之通史，正为断代正史之变例，是从实际情况出发的。首先，南北朝各代统治时间都不长，往往一人历经数朝，有时很难恰当把某人归入某朝，所以延寿把断代之体变为通史之体；其次，南北朝时门第之风大盛，王、谢、崔、卢等高门大族与南北朝相终始，在社会政治、经济、文化、军事等方面举足轻重，延寿注重谱牒世系是对历史的如实反映，而且世族牵连附传，便于读者检寻。
李延寿之《南史》、《北史》，并非简单将旧史删节、离合而成，而是尽量充实了一些新的史料。针对旧史作者重视官方资料而忽于私人记载，延寿有意把自己补充史料的重点放在“易为湮落”的“小说短书”上，他认为这些材料具有较高的史料价值。在延寿之后的著名史评家刘知几也持同样观点：“大抵偏记小录之书，皆记即日当时之事，求诸国史，最为实录。”这两位史家的看法是很有道理的，因为官方记载受种种牵制，往往不能据事直书，隐讳必多，而私家记载多记亲历之事，没有审查之类的控制，较能求其真。南、北二史和《南齐书》、《梁书》、《北齐书》、《北周书》比较，增加了不少重要的史实。就梁代史来说，《南史》比《梁书》多立了王琳等十余传，对原有的某些传也充实了内容，如《范缜传》。延寿所增内容固然有关于“人之善恶，事之成败者”，但由于延寿对奇闻异事兴趣较浓，导致所增内容中有不少神怪荒诞之事和无关宏旨的琐言碎事。如阴子春传中，《南史》就比《梁书》增：青州有神庙，刺史王神念毁之，栋上一大蛇，长丈余，遂入海。子春夜梦一人乞地安置，乃办牲醴，请召安置一处。夜梦前人来谢曰：“当以一州相报。”后果因破魏兵，授南青州刺史。此类怪诞事入史，显然失当。
宋、齐、梁、陈、魏、北齐、周、隋八史共566 卷，而经延寿改作为南、北二史，减至180 卷，可见删掉了相当多的文字。总的看，延寿删《魏书》、《宋书》最多，原因是这两部书在八史中原来卷帙就最多，《宋书》100 卷，《魏书》更达130 卷，延寿欲省减南、北史篇幅，宋、魏二书必为砍削重点。另外，宋、魏二书为前朝人所修，南、北朝相互攻击之辞甚多，延寿作史目的之一即是纠正此弊，斧削起来又不必有得罪本朝史官的顾忌。延寿所删多为诏诰、符檄、章表，认为重要者则以简略语言概括之，意图简净。另一删削重点为南、北征战攻伐之事，这是因为延寿深知，原来各史关于战争记载多不实，夸胜讳败已为作史者惯例，延寿在此时一一核定战争胜败之迹实非易事，所以多删去。
对原有八史中相当一部分内容，延寿并不随意改动，只要是他认为合适的内容，则或全抄旧文，或离合编排。特别是对《陈书》、《隋书》，延寿基本上无大的增删改动。如《北史》中隋文帝、炀帝、恭帝纪论全录自《隋书》，仅《文帝纪》开头一句“龙德在田，奇表见异”，改为“树基立本，积德累仁”。南、北二史和八史各有千秋，相辅相成，对于后人了解这一历史时期来说都各自具有不可替代的长处，所以后世学者大都把南、北史和八史对照起来读，互为补充。 李延寿修史思想的核心即是“以史为鉴”，这同唐初官修史书的主导思想是相一致的，但延寿的特点在于，他善于选择一些细小而又富有典型性的事件、情节来表达出自己的思想，这当然得益于他重视“小说短书”的独特眼光和更勘杂史一千余卷的勤奋劳动，史书因此也增加了趣味性。对于某人行为不单靠直接叙述，而是通过他人的谈话来显示，也易于给读者新鲜深刻印象。
李延寿赞成国家统一的思想倾向是很明显的，他纠正了南北分裂时期某些史书的种种狭隘偏见，力求实事求是地描述历史，不带狭隘的地域观念，有力地向读者展示出中国是一个多民族的政治、经济、文化共同体，民族团结、民族大融合的趋势是不可抗拒的。两史比较，《北史》比《南史》写得更好，因为李延寿和父亲李大师均为北方人，因此，对北朝的历史、掌故、风俗、人情都较熟悉，所能见到的史料也较多；另外，李唐起源于北朝，官方对北朝各代史的研究格外重视，客观上给创造了有利条件。所以，《北史》的记载比《南史》详明。
李延寿的南、北二史在普及历史知识上颇有功绩。由于卷帙不繁，易于抄写，所以得到较广泛流传，清代学者梁章钜在《退庵随笔》中就指出：自《南史》、《北史》行世以来，原有的八部正史就变得不重要了，很少有人诵习，所以时间愈久，八史阙佚愈严重。这说明南、北二史比八史更受到社会重视，更有效地传播了历史知识。后代史家对延寿曾有较高的评价，后晋人所作《旧唐书》中赞道：“李延寿研考史学，修撰删补，克成大典，方之班、马，何代无人？”宋代杰出史家司马光精研史学，博览历代史书，他在给刘道原信中感叹道：“乃知李延寿之书，亦近世之佳史也。虽于祥诙嘲小事，无所不载，然叙事简径，比于南北正史，无烦冗芜秽之辞。窃谓陈寿之后，惟延寿可以亚之也。一个有趣的现象是，李延寿当年主要是依据八史来编纂南、北二史，可是到了北宋刊印正史时，《魏书》、《北齐书》、《北周书》的一些残缺反而要靠《南史》、《北史》来补足了，可见，南、北二史在客观上还起了保存历史资料、维持八史基本完整的作用。这个贡献当然是李延寿当年未想到的。
其父李大师是一位有志于编著南北朝史的学者，但著述之事仅仅进行了两年左右的时间，他即于唐太宗贞观二年（628年）去世了。李延寿是李大师的第四子，深受父亲的影响和家学的熏陶。贞观年间，做过太子典膳丞、崇贤馆学士，后任御台史主簿，兼直国史，累官至符玺郎，兼修国史。他没做过高官，倾其毕生精力从事于官修和私修史书的编撰。
贞观三年（629年），唐太宗命大臣组织修撰梁、陈、北齐、北周、陈，隋六代史。魏征主修其中的《隋书》，年轻的李延寿和其他一些知名学者参加了该书的修撰。贞观五年（631年），母亲又接着去世，他辞去了修史的职务，回家守丧。服阕，被派往蜀中（今四川境内）去做官。公事之余，“以所得者编次之”，对前几年搜集的一些史料进行初步的编排。
贞观十五年（641年），李延寿调回北京长安任太子典膳丞。由于令狐德棻的推荐，他再次进入史馆。当时，五代史早已在贞观十年（636年）写成。但这部史书只有纪、传，而无志书，因此，唐太宗于贞观十七年（643年）又命褚遂良等人修撰梁、陈、北齐、北周、隋五朝典章制度的《五代史志》，李延寿也参加了该书的编撰。经过十二三年的时间，《五代史志》于唐高宗显庆元年（656年）成书。《五代史志》共十志三十卷，后并入《隋书》刊行，其中的《经籍志》成于李延寿和敬播之手，记录了从古代到隋朝的历代著作。《经籍志》亦简称《隋志》，是专指《经籍志》而言的。《经籍志》正式创立了经、史、子、集四部分类法，对后世书籍的分类法产生了深远的影响。
唐代以前，史家所撰晋史多达20种左右，但“才非良史，事亏实录”，修撰者多不是良史之才，所记史事也往往失实，唐太宗对这些晋史都不满意，于是，他于贞观二十年（646年）下诏重修《晋书》。参加重修的共有21人，李延寿是其中之一。贞观二十二年（648年），《晋书》即重修告成。李延寿除前后3次参加修撰前朝史外，还于唐高宗显庆元年（656年）参与撰成当朝国史80卷。
此外，李延寿还独力撰成了3部史书，即成书于唐高宗显庆四年（659年）的《南史》80卷和《北史》100卷，以及最后撰成的《太宗政典》30卷（已佚）。《太宗政典》写成后不久，他就去世了。调露年间，唐高宗读了《太宗政典》，“叹美久之”，给了李延寿后人许多奖赏，并命人抄写了两部，一部由皇家图书馆收藏，一部赐给皇太子。李延寿早年即怀有“思欲追终先志”之抱负，他要继承父亲的遗志，完成先人的未竟事业。《南史》和《北史》是李延寿以其大半生的时间写成的历史著作，这两部史书的编撰，李延寿说是“始末修撰，凡十六载”，这里说的16年，是从他贞观十七年（643年）参加修撰《五代史志》这一年作为开始时间的。其实，在此很久以前，亦即从贞观三年参加修撰《隋书》时，他就开始了“二史”编撰的准备工作。那时，他利用“编辑之暇”，“昼夜抄录”“五代旧事所未见”者，为将来编撰“二史”积累资料。如果从搜集史料之时来计算，“二史”的完成则经历了整整30年的时间。
李延寿的“二史”所依据的历史文献，主要是宋、齐、梁、陈、魏、齐、周、隋八代“正史”，但他并未拘限于此，另外还参考了各种“杂史”1000多卷，正如他自己说的“鸠聚遗逸，以广异闻”。对于八代史书，他采取“除其冗长，捃其菁华”的原则，“其烦冗者，即削去之”。他删削的“烦冗者”，主要是一些诏书和表文，而史实部分则尽量保留，这就使“二史”比“八书”简约多了。《南史》和《北史》后来被列入“二十四史”中，在中国史学史上占有重要的地位。
李延寿的一生在仕途上是平稳的。既未飞黄腾达，也未贬斥流离。贞观初，延寿曾任太子典膳丞（负责太子的膳食事务）、崇贤馆学士（掌管经籍图书，教授生徒）；贞观中，延寿为符玺郎（掌管皇帝印玺及国家符节）；贞观末，延寿为御史台主簿（管理御史台文书事务）。延寿专注于史学，似乎对于做官没多大兴趣，尽管官职屡有变动，始终没有做到大官，以致他的《南史》、《北史》写成后，当时人还因为他地位不高而“不甚称其书”。
李大师的南北朝编年史完成了多少呢？李延寿在《北史·序传》谈到，在父亲旧稿中，齐、梁、陈、周、隋五代的事“所未见”。可见李大师编撰的是南朝宋、南齐和北朝魏这三代史事。大师在世时，这三代已有较完整系统的史书可供参考，即沈约所著的《宋书》，萧子显所著的《南齐书》，魏收所著的《魏书》。恰好，李延寿在贞观年间所参与撰修的梁、陈、齐、周、隋五代史，正是大师旧稿中所没有的内容，延寿正可以凭借修史的有利条件续补。所以延寿除了完成史局规定的任务，“因于编辑之暇，昼夜抄录之”，工作极为辛苦。过了两年，延寿因事离开史局，资料远未抄录完，“以所得者编次之，然尚多阙，未得及终”。幸运的是，在贞观中、后期，延寿又获准参加修《五代史志》和《晋书》，于是他进一步“遍得披寻”，继续全面搜集史料。延寿还利用自己能够接触官藏史书的有利条件，对父亲旧稿内容加以完备，“因兹复得勘究宋、齐、魏三代之事所未得者”。由于五代史修成后，暂时未予公开流布，只是藏于秘阁，延寿“不敢使人抄录”，只能自己以史官身份去翻阅抄写，又因“家素贫罄”，无钱雇人誊写，所需各种史书不得不自己动手去抄。延寿从八部正史之外，更勘杂史于正史所无者1000余卷，皆以编入，其烦冗者，即削去之。八代正史共566 卷，加上杂史1000余卷，延寿在抄录、勘究这么巨大数量史书的基础上，才写成《南史》、《北史》180 卷，史料准备和最后成书的比例大约是十比一左右，可见延寿作史的勤奋精神和认真态度。
延寿自述“始末修撰，凡十六载”，指的是具体编写过程所费的时间。他从贞观十七年（643）着手编纂，“本纪依司马迁体，以次连缀之”，到显庆四年（659）成书上进，时间为十六年。如果将贞观三年至贞观十七年的搜集史料时间也包括在内，那么延寿为《南史》、《北史》的诞生付出了三十年的艰苦劳动。延寿虽继父遗志修史，并参考父亲的未成稿，但并未遵循父亲旧稿的体例。李大师所作是仿《吴越春秋》，为编年体；延寿所作则仿《史记》，为纪传体，但又与《史记》不完全一样，是介于《史记》和《汉书》间的一种体例。
人们都熟悉，司马迁的《史记》是第一部纪传体通史，上自远古黄帝，下迄西汉武帝。班固的《汉书》是第一部纪传体的断代史，记叙西汉一代史事。后世史家纷纷仿效《汉书》的体例纂修前代史。到了唐初，官方又把《史记》以下的历代纪传体断代史列为“正史”，视为史学正宗。不过，唐以前所修的七部正史（《史记》、《汉书》、《后汉书》、《三国志》、《宋书》、《南齐书》、《魏书》）都是私家所修或是由官方批准，以个人之力完成。延寿所处时代，官修史书，宰相监修制度已确立，官修前代纪传体断代史的一统局面已定。南北朝的各代纪传体史书除前代所修三部外，其余均由本朝刚刚补齐，并且这些书都是本朝“钦定”。李延寿不过是一名普通史官，却要重修南北朝史，对本朝皇帝批准的正史加以整理刊正，显示出他是一位较有勇气和责任心的史家。他之所以这样做，原因之一是要完成父亲的修成南北朝通史的遗愿，原因之二是他对已有的南北朝各断代史不满意，他在《进书表》中批评这些史书记叙矛盾，“互陈闻见，同异甚多”，又认为这些史书采集史料不广，而那些被忽视的史料“易为湮落”，如不抓紧利用，以后即使想纠史书之失，也会“求勘无所”。
《南史》共80卷，有本纪10卷，列传70卷。记载从南朝宋武帝永初元年（420年）到南朝陈后主祯明三年（589年）约170年间宋、齐、梁、陈四个政权兴亡的历史。《北史》有本纪12卷，列传88卷，共100卷。记事起于北朝魏道武帝登国元年（386年），止于隋恭帝义宁二年（618年），包括北朝魏、齐、周和隋四个封建政权230年间的史事。两书均有本纪、列传，无志、表。北宋以后，《魏书》、《北齐书》、《周书》有所残损，后人用《北史》的相关内容补入。
《南史》、《北史》在思想上的价值，最突出的是宣扬天下一家的统一思想。它改变了一个多世纪以来一直袭用的南方与北方互称“岛夷”与“索虏”的陋习。李延寿认为南朝与北朝占有同样的历史地位。他反对把北魏以前北方一些少数政权的历史“编之四夷”。也指出东晋、宋、齐梁、陈各朝，虽偏安江南，但前后相承300余年，不承认它们历史地位的作法是不可取的。李延寿在《南史》、《北史》中不分正闰，给南北朝各政权以同样的地位。这种在历史撰述上不再强调南、北对立和华、夷界限的认识和作法，反映了民族融合的伟大成果，是历史的进步。在具体撰述中，李延寿也采取了一些适当的作法来宣扬统一意识。他对南北之间的战争采取“两国交兵不详载”（赵翼《廿二史札记》卷13《南北史两国交兵不详载》条）的作法，就是有意削减对此的过分纠缠。
《南史》和《北史》在记述人物的历史活动时，通常都把所记述的人物和他的家族兴替得失、荣辱悲欢联系起来，而尤其注重说明人物的社会活动的因果同“家声”、“门风”的关系。二史也很注意家族兴替与皇朝盛衰的关系。这些都反映了南北朝时期的历史特点和社会风貌。
《南史》和《北史》后来均被列入“二十四史”中，在我国史学上占有重要的地位。
