В речи «Значение преподобного Сергия Радонежского для русского народа и государства» В.О. Ключевский затронул ряд аспектов истории Русской церкви второй половины XIV в. По его мнению, ключевые фигуры в церковной истории этого времени (святые митрополит Алексий, Сергий Радонежский и Стефан Пермский) «подвизаясь каждый на своём поприще, делали одно общее дело, которое простиралось далеко за пределы церковной жизни и широко захватывало политическое положение всего народа», сплачивая его в единое целое. Именно благодаря духовно-воспитательной деятельности этих подвижников их последователям удалось «так успешно собрать в своих руках материальные, политические силы русского народа», что сделало возможным его духовное возрождение после векового монгольского ига. В работе, посвящённой истории благотворительности в Древней Руси, В.О. Ключевский на конкретно-историческом материале рассмотрел, как на практике применялся христианский принцип любви к ближнему (на Руси он принял формы «общественного человеколюбия» в ходе раздачи милостыни нищим, которая была массовым явлением). Историко-церковной тематике В.О. Ключевский посвятил и ряд других работ: «Образцовые писатели русских житий в XV в.», «Греческая церковь в Лондоне в первой половине XVIII в.», «Аллилуия и отец Пафнутий», «Псковские споры», «Новооткрытый памятник по истории раскола», «О просветительной роли Стефана Пермского». В.О. Ключевский принял активное участие в издании ряда важных источников по истории Русской церкви. В приложении к «Древнерусским житиям святых» опубликовал «Записку Иннокентия о последних днях учителя его Пафнутия Боровского» (основной источник Жития преподобного Пафнутия), фиксирующую начало почитания преподобного, «Слово… о житии и о хождении и о погребении» Николая Чудотворца, фрагмент Жития Зосимы Соловецкого. Также издал важный для истории русской канонизации рассказ «О новых чудотворцах», помещённый в Житии митрополита Ионы третьей редакции (середина XVI в.), повествующий о Соборах 1547–1549 гг. (этот фрагмент содержит древнейший перечень лиц, причтённых к лику святых на этих Соборах). Кроме того, написал предисловия к публикациям Сказания о чудесах Владимирской иконы Божьей Матери (СПб., 1878 г.) и Жития преподобного Филиппа Ирапского (СПб., 1879 г.). В.О. Ключевский неоднократно рецензировал книги по церковной тематике. Так, в 1871 г. сделал обстоятельный разбор работы Михаила Ивановича Горчакова «О земельных владениях всероссийских митрополитов, патриархов и Священного Синода. (988–1738 гг.)». В публикации 1868 г. В.О. Ключевский рассмотрел особенности издания сентябрьского тома Великих Четьих Миней. В 1870 г. привлёк внимание читателей к составленному Алексеем Егоровичем Викторовым описанию славяно-русских рукописных книг собрания Ундольского (в собрании было значительное число списков русских оригинальных и переводных житий). В.О. Ключевский проанализировал работы Н.Ф. Каптерева «Сношения Иерусалимского патриарха Досифея с русским правительством, 1669–1707» и «Патриарх Никон и его противники в деле исправления церковных обрядов», Сергея Константиновича Смирнова «История Московской Духовной Академии до её преобразования (1814–1870)», Николая Семёновича Суворова «О церковных наказаниях: опыт исследования по церковному праву», Сергея Ивановича Смирнова «Древнерусский духовник» и др. В.О. Ключевский написал не меньше 36 отзывов на кандидатские, магистерские и докторские сочинения, представленные к защите в академии.