Журнал опубликовал большое число материалов и исследований по отдельным аспектам истории Русской церкви: записку Андрея Николаевича Муравьёва «О состоянии Православной Церкви в России» (1883 г. кн. 1), в которой обсуждались проблемы церковных преобразований; труд Юрия Фёдоровича Самарина «Православные латыши, 1841 и 1842 гг.: Исторический очерк» (1863 г. кн. 3) – об обстоятельствах массового перехода в православие латышей, «Очерки из быта Малороссии XVIII в.: Приходское духовенство и монашество» Александра Матвеевича Лазаревского (1871 г. кн. 2). Тема монастырей и монашества освещена в публикациях журнала: «Черты монастырского быта в 17 в.» (1873 г. кн. 1), «Московские монастыри во время нашествия французов в 1812 г.» (1869 г. кн. 1), «О монастырском земельном владении» (1910 г. кн. 1). К материалам о миссионерстве в «Русском архиве» относятся записки и письма Московского митрополита Иннокентия (Вениаминова; 1879 г. кн. 2; 1881 г. кн. 2), «Записки» генерал-губернатора Восточной Сибири Николая Николаевича Муравьёва-Амурского («К истории духовной миссии в Китае». 1886 г. кн. 2), «Рассказы» руководителя Алтайской духовной миссии архимандрита Макария (Глухарёва; 1904 г. кн. 1), переписка архиепископа Японского Николая (Касаткина; 1910 г. кн. 1). Ряд публикаций «Русского архива» посвящён старообрядчеству: «Послания протопопа Аввакума к боярыне Феодоре Морозовой, княгине Евдокии Урусовой и Марии Даниловой» (1864 г. кн. 1), «Из истории раскола: Бумаги князя Прозоровского, Архарова и графа Ивана Петровича Салтыкова» (1864 г. кн. 2), «Митрополит Иннокентий о епископах-старообрядцах» (1889 г. кн. 2), «Записки митрополита Филарета о раскольническом и единоверческом духовенстве» (1889 г. кн. 3). Во время архивных изысканий П.И. Бартенев обнаружил и напечатал отдельным изданием написанное Екатериной II «Житие Сергия Радонежского» (М., 1887 г.). Большую ценность представляет регулярно публиковавшийся в «Русском архиве» критико-библиографический материал о выходивших в свет исследованиях по истории и о публикациях документов. В качестве «дополнения» к «Русскому архиву» П.И. Бартенев подготовил и издал три части каталога Чертковской библиотеки (1863–1868 гг.), документальные сборники «Осмнадцатый век» (1868–1869 гг. 4 кн.), «Девятнадцатый век» (1872 г. 2 кн.), «Архив князя Воронцова» (1870–1897 гг. 40 кн.). Составил библиографические указатели к периодическим изданиям: «Московским литературным и учёным сборникам» (1846–1847 гг.), «Московскому сборнику» (1852 г.), «Русской беседе» (1856–1860 гг.), «Москвитянину» (1841–1856 гг.), «Русскому вестнику» (1856–1862 гг.), «Библиографическим запискам» (1858–1861 гг.), изданиям Общества истории и древностей Российских (1815–1865 гг.). В 1869–1910 гг. в «Московских ведомостях» и других периодических изданиях П.И. Бартенев опубликовал ряд воспоминаний о знаменитых людях своего времени. Он обладал прекрасной памятью и знанием фактов, был неутомим в поисках документов и исторических свидетельств, записывал устные предания об исторических лицах и событиях, вёл обширную переписку с провинциальными собирателями старины. Состоял членом ряда научных обществ и общественных комитетов: Московского славянского благотворительного комитета (с 1858 г.), Общества любителей русской словесности (с 1859 г.), Русского исторического общества (с 1867 г.), Московского археологического общества (с 1871 г.), Общества любителей древней письменности (с 1888 г.).