Став знатоком мельчайших археологических деталей архитектуры прошлого, он попытался выстроить аналитическую модель средневековой системы конструкции (в основном, готической, которая представлялась ему универсальной и совершенной). Подробно Э.Э. Виолле-ле-Дюк представил её в «Толковом словаре архитектуры» (1854–1868 гг., десять томов), послужившем толчком к появлению в Европе движения «за возрождение готики» (gothic revival). Взгляды Э.Э. Виолле-ле-Дюка во многом определили развитие реставрации не только в XIX, но и в XX в. В их основе лежат романтизм и архитектурный рационализм, видение в постройке конкретного воплощения стиля, который следовало «восстановить» даже в том случае, если здание не имело его в прошлом. Э.Э. Виолле-ле-Дюк считал, что следует выделить особые черты, определяющие индивидуальность постройки, и попытаться восстановить первоначальное единство стиля, даже путём разрушения старых частей и воспроизведения их по аналогиям (реставрируя церковь Сент-Мадлен в Везле, он заменил часть стрельчатых крестовых сводов XIII в. сводами в стиле XII в.; подменил утраченные части заново сделанными в соборе Парижской Богоматери, соборе в Амьене и др.). Этот реставрационный метод подвергся жёсткой критике, особенно со стороны английских коллег; выражение «реставрация а ля Виолле-ле-Дюк» стало нарицательным обозначением волюнтаристской и деструктивной стилевой реконструкции. Тем не менее, труды Э.Э. Виолле-ле-Дюка углубили понимание средневековой архитектуры и прояснили подход к её реставрации. Исследователи считают особенно важным, что Э.Э. Виолле-ле-Дюк считал предметом исследования и восстановления не только внешний облик здания, но и его конструкцию. Позже Э.Э. Виолле-ле-Дюк перешёл к использованию казавшихся ему наилучшими современных материалов и более сложных, чем первоначальные, методов, с целью более надёжной защиты здания от воздействия внешней среды и т.п. Труды Э.Э. Виолле-ле-Дюка оказали влияние и на развитие в XIX в. новой, нетрадиционной архитектуры в Европе, Америке и России. Представитель школы рационализма в архитектуре Франции (как архитектору-проектировщику ему принадлежат проекты трёх храмов и ряда частных резиденций), он обучил целое поколение архитекторов, которые начали активное применение новых материалов (чугуна, стали, бетона). Большое внимание Э.Э. Виолле-ле-Дюк уделял каркасным и ажурным металлоконструкциям, в которых видел развитие принципов готической архитектуры. Ведущие теоретики архитектуры XX в. (Антонио Гауди-и-Корнет, Л.Э. Салливан) постоянно обращались к трудам Э.Э. Виолле-ле-Дюка, цитировали его «Беседы», которые наряду с трактатами Витрувия и Альберти образовали теоретический фундамент искусства архитектуры. Особое влияние Э.Э. Виолле-ле-Дюк имел на развитие церковной архитектуры и реставрации в России. Первый вышедший в России обобщающий труд по методам реставрации древних памятников был составлен по работам Э.Э. Виолле-ле-Дюка («Реставрация древних архитектурных памятников (по Виолле-ле-Дюку)» Николая Васильевича Никитина).