陳衡哲從事歷史教學的時間先後不過幾年，史學方面的著述也太不多。但她對西洋歷史的教學與研究卻有著非常深刻的認識與思考，形成了在當時具有較大開創性的史學觀念與治史方法，並將之作為自己教學與研究的指導思想。總的來說，陳衡哲的史學理論與實踐是魯濱遜新史學在中國的延續，但她又同人們常常提及的中國新史學代表人物胡適等人的觀點略有不同。同時，她對史學的認識也已超越何炳松在其《通史新意·自序》中所說的「吾國近年來史學界……對於西洋史學原理之接受，正與一般政治學家、經濟學家、新文學家同，一時頓呈飢不擇食、活剝生吞之現象」，是對當時的西洋史學思想消化吸收或創造性接收的產物。同時，她在史學著述的編寫上也超越了中國學者在西洋史研究方面只能翻譯或編譯外國學者著作的階段，是最早以個人對西洋歷史的見解及史識著書立說的中國學者。這帶表著到20世紀的20、30年代，儘管仍不可避免地受到「歐洲中心論」的影響，但中國的西洋史研究已日漸走向成熟，開始從對西方史學的簡單模仿走向創造性模仿，中國的學者日漸用自己的眼光、自己語言、自己的思考、自己的見解來教授和寫作西方人的歷史；開始從致力於破壞「陳腐」的中國舊史學走向「建設」中國自己的新史學。在這一過程中，陳衡哲無疑是做出了巨大貢獻的。
（1）史書（特別是教科書）的編纂與歷史教學
陳衡哲認為，史學著作（特別是歷史教科書）的編纂應根據史實的實際情況來安排章目，萬不可刻意追求整齊，做「削足適履」的事情，「因為一書的章節，是各有各的個性的；我們決不能為求整齊的緣故，去把史跡的個性犧牲，或把史流的銜續截斷」；歷史教科書的編寫，應儘量體現最新的學說和最近的發現以及以「最近的眼光」來增刪資料與解釋。因為「在上古和中古史中，近事的變遷，似乎是不會發生什麼影響的了；但實際上卻也不盡然。比如一九二一年『北京人』的發現，一九二二年埃及的成為獨立國，都是不容我們古代史的作者和讀者不注意的」；歷史教科書的編寫應有兩個注重：「一為說明各種史跡的背景，一為史跡的因果，及彼此的相互影響，以求培養讀者分析現代社會上各種現象的能力。若不求因果，但縷述某國某人，於某年徵服某地，或其他類此的事實，那有什麼意思呢？」「帳目式的臚舉事實，或是獻典式的頌揚戰績」都是不應和不可取的，「即於人名地名，本書亦力求少用，俾免枉費學生的腦力。」同時，教科書中還應適當地運用一些圖表，以使學生養成看圖讀書的習慣。因為「表和地圖，是歷史的兩隻眼目。」各種歷史表（非帝王年表，乃係著者自己所作）的適當運用「最能幫助讀者得到明確的歷史觀念。」這是中國學者自己編寫世界史教科書所應注意的事情。如若要翻譯或編譯外國學者的著作教學之用，陳衡哲則認為譯者或編譯者必須要對歷史有一定的研究和「世界眼光」，從中國人的立場出發，以東方人的世界眼光，不可食洋不化，因為「歐美人所著的歷史，在我們東方人用世界的眼光看來，有許多是累贅可刪的，有許多是應當增加材料的」。
歷史教學的目的是要讓學生通過對歷史的學習，了解一點歷史的真意義，以幫助青年們「去發達他們的國際觀念」，從而減少人類發生誤解的可能，實現「人類的諒解和同情」。那種注入式的教育，在歷史教學上「尤為無益有害」。所以我們應當堅決反對它。「我編輯此書時，有一個重要的標鵠，便是要使真理與興趣，同時實現於讀書的心中。我既不敢將活的歷史，灰埋塵封起來，把他變為死物，復不敢讓幻想之神，將歷史引誘到他的域內，去做他的恭順奴隸。或者因此之故，我將不能見好於許多的專門歷史家及專門文學家，但我若能籍此引起少年姊妹兄弟們對於歷史的一點興味，若能幫助我們了解一點歷史的真意義，那我的目的也就達到了。」而引發學生對歷史學習興趣的一種方法就是，引導學生去自己搜索材料，作為輔助或是證明教師授課的演講之用。
教科書固然在教育上有著重要的位置，但教師的作用更不容忽視。「教科書減去了教師，便是一本白紙黑字的死書。」著述者的著書目的，只有依賴於教師才能真正實現。因此，陳氏「深望採用此書的教師們，能了解我編書的原旨，……我尤希望他們能幫助青年們，去發達他們的國際觀念，俾人類誤解的機會可以減少，人類的諒解和同情，也可以日增一日。這個巨大的責任，歷史的著者不過能盡百分之一，其餘的九十九分，卻都在一般引導青年們的教師身上。」
在學習史學方面，陳衡哲特別強調要讀名著。如她在指導年輕時的程靖宇先生（他與陳衡哲一家素有交情，通信頻繁，並曾借住陳家很長一段時間）讀書時即特別強調「西洋史古典名著一定要讀，特別指定：吉朋――羅馬帝國興亡史；和時賢所寫之西方『科學史』」。不但要讀名著，而且還「必須摘記大綱（out line），方才實受其惠」。
由上述可見，陳衡哲不但是一位史學家，也是一位史學教育家。
吉朋，即吉本（Gibbon，1737-1794）
（2）歷史學的功能
研究或學習歷史有什麼用？陳衡哲認為，歷史具有非常重要的實用價值，它在開化民智和維持世界和平等方面都有著非常重要的作用與影響。20世紀初國際國內的戰亂頻乃，使陳衡哲對戰爭有著深刻的認識和理解。她將之視為「一件反文化的事」，但又堅信戰爭並不是不可避免的。「避免的方法雖不止一端，然揭穿武人政客的黑幕，揭穿他們愚弄人民的黑幕，確是重要方法中的一個。運用這個方面的工具，當以歷史為最有功效了」。因為歷史能夠通過對各種史跡的背景、史跡的因果及其彼此的相互影響的說明，「培養讀者分析現代社會上各種現象的能力」。歷史學還能夠幫助青年人「去發達他們的國際觀念，俾人類誤解的機會可以減少，人類的諒解和同情，可以日增一日，」從而可以進一步減少國際間的衝突。
同時，研究歷史還有助於人們對所生活的世界形成一種正確的認識。「我們研究西洋歷史的人，……至少應該……知道，國際的混亂狀態，不但不是西洋文明的精神，並且是他的一個大缺點。」不僅如此，我們還要「起來盡一點解釋的責任」，向那些「正大有人在」的、「把這個狀態當作西洋文明的要素的」人解釋說明，使他們消除這種錯誤的認識。此外，研究西洋人的歷史，不但可以對西洋人有一個較深入的了解，而且還可以通過對西洋人歷史的了解來了解我們自己的歷史和當前所面臨的問題。因為「無論哪一部分人類的歷史，都具有普通和特別的兩個性質。特別的性質，是某種人，某國人，所專有的；普通的性質，是人類所共有的」。
（3）歷史研究的目的和史料的選擇
歷史的學習與研究，不但要學習和研究「各種史跡的背景」，而且還要研究它們之間的「因果，及彼此的相互影響」。因為「歷史是人類全體的傳記」，它「不是某某皇帝的家譜，也不是武人政客的行述，乃是我們人類何以能從一個吃生肉的兩足動物，變為一個代表現代文明的人。因為我們要研究這個人，所以不能不研究他的思想行為，和於他有關係的重要事物；所以不能不研究政治，工業，農業，文學，美術，科學，哲學，以及凡曾幫助他，或阻止他向前走的種種勢力。我們不但要研究這些勢力，而且還要了解他們的原因和效果」，並藉此培養人們分析現代社會上各種現象的能力。「這便是我們要研究歷史的目的。」
既然歷史是人類全體的傳記，是「人類何以能從那個無盡無邊的空間裡，無始無終的時間裡，發育生長，以至於達到他現在的地位」的歷史，那麼它的內容就非常的廣泛了，以致人們「決不能把所有人類在空間裡和時間裡的一切思想事業，都當作歷史看待。我們須在那漫無限制的歷史材料裡，整理出一個歷史來」。而在這個整理的過程中，人們是受到他的「歷史的觀念」的影響的。歷史觀念的不同，導致史家對史材取捨的標準不同，對史材取捨標準的不同，必然導致史書敘述的重點和對歷史事件解釋的不同。比如有些歷史學家，認為歷史就是已往的政治，從而在取材上就會集中於政府的文牘公案。又比如有些歷史學家，是馬克思主義唯物史觀的信徒，他們在編寫特洛伊城的歷史時，就會堅定地認為，特洛伊戰爭的爆發和特洛伊城陷亡的根本原因不是因為特洛伊王子拐走了希臘美人——海倫，而是因為特洛伊城與希臘在商業上產生的競爭和嫉妒。「這是一件危險的事」，因為歷史的材料是無限的，「任憑你用哪一個觀念，都可以得到一點材料來做憑證」。那麼，我們應當怎樣取捨史料呢？陳衡哲指出，「我們深信，歷史不是片面的，乃是全體的，選擇歷史材料的標準，不單是政治，也不單是經濟或宗教，乃是政治，經濟，宗教，以及凡百人類活動的總和。換一句話說，我們當把文化作為歷史的骨髓。凡是助進文化，或是妨害文化的重大事跡和勢力，都有歷史的價值」。即在歷史的編撰與研究中，史家對歷史事件的研究與解釋應當是多緯度的。對於當時所備受推崇和倡導的唯物主義史學觀，陳衡哲有著不同於眾人的認識和看法，她堅稱儘管她自己曾深受唯物史觀的影響，但卻不「承認唯物史觀為解釋歷史的良好工具之一」，不認為唯物史觀是對歷史進行解釋的「唯一工具」，也「確不承認，歷史的解釋是unitary[一元的]的」。唯物史觀有它的流弊，唯心史觀也有它的缺陷，但二者決不是根本對立的，二者「實是相成的，不是相反的」。
陳衡哲的史學觀念是一種進化史觀，這也體現於其《西洋史》的編纂之中。《西洋史》的寫作主線是人類文化的發展，這不僅表現在該書的整體寫作上按照時序論述了希臘文化的精神（和諧與審美的態度，及中庸的人生觀）；中古的三種基本精神（出世觀念、一尊觀念和個人主義）；近代的文化精神中心（個性的表現）；最後分析了科學發達的影響（帝國主義和國際主義的衝突）。而且還表現在其各章各節的寫作之中。如陳衡哲在該書的導言中即明確提出：「我們所要研究的歷史……是我們人類何以能從一個吃生肉的兩足動物，變為一個代表現代文明的人」；在描述「先史時代」的部分，這種史觀表現得尤為明顯，她先敘述了地球和生物的起源，其次簡述了人類的始祖人猿分布和進化，最後是石器時代——西洋文明的萌芽，她的結論是：「人類的文化是他的需要和環境交迫出來的。」
海倫與特洛伊之戰
（4）研究歷史的態度
歷史的研究應將之放入其所發生的歷史背景之中進行研究，不可以近人的眼光來認識古人的行為。「我們研究歷史時，應該採取這個態度。成人的行為，決計不能與小兒一樣；我們不曾因為成人不吸乳，便譏笑小兒的吸乳。歷史也是如此，上古人和中古人的行為，在今人眼光中，有許多是奇怪可笑的，有許多是可駭的。比如中古人的焚燒異教徒，確是一件極殘酷的行為；但我們若用歷史的眼光去觀察他，便能明白為什麼有許多慈悲誠懇的教士，也不惜以這個慘刑施於異教徒的身上。因為歷史家的態度，是要求了解一切過去和現在的現象的。比如他一方面不妨批評和責咎十字軍的混亂烏合；一方面卻應該明白那時群眾的心理，給他們以相當的同情。」「歷史不是叫我們哭的，也不是叫我們笑的，乃是要求我們明白他的。」這種明白是以上述研究歷史的歷史態度為前提和基礎的。在對歐洲的宗教改革與宗教革命的敘述中，更是體現了這一歷史的研究態度。