Дильс предложил жанр «доксографии» (изложения мнений), объясняющую процесс трансмиссии свидетельств о древнейшем периоде греческой натурфилософии (представленном т. н. «физиками») и сохранившуюся до наших дней. В своем труде «Греческие доксографы» (Doxographi graeci) (1879) Дильс попытался восстановить тот источник, который лежит в основе всей последующей традиции, названной им доксографической. По его предположению, «античная доксография восходит к труду последователя Аристотеля Теофраста, который в шестнадцати книгах изложил мнения «физиков», располагая их по школам и следуя тематическому принципу». Как полагал Дильс, впоследствии этот труд был сокращен и дополнен новыми эллинистическими источниками и получил широкое распространение, оказавшись, в частности, источником для таких далеких друг от друга авторов, как Секст Эмпирик и Тертуллиан. Этот гипотетический источник, названный Дильсом Vetusta placita («Древнейшие мнения»), в настоящее время утрачен, но в I веке н. э. он был еще раз сокращен и дополнен новыми текстами неким Аэтием, имя которого трижды упоминается христианским автором Феодоритом. Именно этот сборник послужил источником для автора собрания мнений физиков (Placita), которое приписывалось Плутарху (ныне Псевдо-Плутарх), и первой книги антологии Стобея (Eclogae physicae). Кроме того, труд Псевдо-Плутарха был использован в De historia philosophica, фрагментарном трактате, авторство которого приписывается Галену. Сопоставление всех этих текстов, проведенное Дильсом, позволило сделать вывод о том, что они действительно восходят к одному и тому же источнику, и, кроме того, в «Эклогах» Стобея, значительно более разрозненных, чем трактат Псевдо-Плутарха, содержатся дополнительные разделы, что указывает на независимость этих авторов друг от друга. Важным дополнительным источником, по мнению Дильса, является также трактат Феодорита «Излечение эллинских недугов» (Graecarum affectionum curatio), где и указан Аэтий (Аэций) в качестве источника. Эта реконструкция позволила Дильсу выстроить магистральную доксографическую линию, восходящую к Теофрасту. Дильс выяснил, что этим же источником пользовались такие авторы, как Ипполит Римский, другой Псевдо-Плутарх, автор «Стромат», фрагменты которых сохранены Евсевием, и Диоген Лаэртский. Монументальный труд Дильса – «Фрагменты досократиков» (Die Fragmente der Vorsokratiker) (1903). Там ученый осуществил систематизацию текстов досократиков, сохраняющуюся и в настоящее время. Через каждые пять лет книга издавалась в переработанном и дополненном виде. Начиная с 5‐го издания, вышедшего в 1934–1937 годах, редактирование «Фрагментов» взял на себя ученик Дильса Вальтер Кранц (1884–1960). До сих пор фрагменты текстов досократиков цитируют по этим изданиям с обозначением DK (Diels-Kranz). Все авторы-досократики расположены в хронологическом порядке. Каждому из них присвоено определенное порядковое число согласно хронологическому порядку. Кроме того, собрание текстов каждого автора разделено на три группы, обозначенные в алфавитном порядке: A. testimonia: древние свидетельства о жизни философа и его доктрине; B. ipsissima verba: точные слова цитируемого философа, «фрагменты»; С. imitations: работы, которые используют данного автора как модель для подражания.
