Братья Гримм прославились своим собранием германских народных сказок, известным сейчас как Сказки братьев Гримм» (Grimms Märchen). Оригинальное название сборника «Детские и семейные сказки» (Kinder– und Hausmärchen) (1810–1857). Записи сказок братья Гримм вели с 1807 года. В 7‐м и последнем прижизненном издании насчитывалось 210 сказок. В предисловии к 1‐му изданию 1812 года Вильгельм Гримм писал: «Мы считаем за благо, когда случится, что буря или другое бедствие, ниспосланное небом, прибьют к земле весь посев, а где-то возле низкой живой изгороди или кустарника, окаймляющего дорогу, сохранится нетронутое местечко и отдельные колоски останутся там стоять, как стояли. Засияет вновь благодатное солнце, и они будут произрастать, одиноко и незаметно, ничей торопливый серп не пожнет их ради наполнения богатых амбаров, но на исходе лета, когда они нальются и созреют, их отыщут бедные честные руки и, бережно связав, колосок к колоску, почитая выше, нежели целые снопы, отнесут домой, где они послужат пропитанием на всю зиму, а быть может, дадут единственное семя для будущего посева. Такие же чувства испытываем мы, взирая на богатство немецкой поэзии былых времен и видя, что от столь многого не сохранилось ничего живого, угасло даже воспоминание об этом, и остались лишь народные песни да вот эти наивные домашние сказки. Места у печки, у кухонного очага, чердачные лестницы, еще не забытые праздники, луга и леса с их тишиной, но прежде всего безмятежная фантазия – вот те изгороди, что сберегли их и передали от одной эпохи другой». Первые издания сказок критиковались как не подходящие для детского чтения как из-за академических информационных вставок, так из-за наличия там описаний сексуального характера и жестокостей. Поэтому в последующих изданиях были исключены некоторые фрагменты. Так, из сказки «Рапунцель» была удалена сценка, когда Рапунцель невинно спрашивает у своей приемной матери-волшебницы, почему ее платье стало обтягиваться вокруг живота, таким разоблачив беременность, наступившую из-за ее тайных встреч с принцем. В 1825–1858 годах 10 раз издавался сборник «Маленькое издание» (Kleine Ausgabe), куда вошли 50 сказок, отредактированных для детей.
Якоб сформулировал и исследовал закон, впоследствии названный «законом Гримма» или «законом Раска – Гримма» о первом германском передвижении согласных. Этот фонетический процесс в истории прагерманского языка, заключавшийся в изменении индоевропейских смычных согласных, был впервые описан в 1814 году датским языковедом Расмусом Раском, а в 1822 году полностью сформулирован и исследован Якобом Гриммом. Распространение закона на верхненемецкий язык является полностью работой Гримма. Это был поворотный момент в развитии лингвистики, позволивший внедрить строгую методологию в историко-лингвистические исследования. Это касается соответствия согласных между исконным протоиндоевропейским языком и его германскими потомками, нижнесаксонским и верхненемецким языками, и впервые было полностью изложено Гриммом во втором издании первой части его совместной с Вильгельмом «Немецкой грамматики» (Deutsche Grammatik) в четырех томах (1819–1837). В 1835 году Якоб Гримм опубликовал книгу «Германская мифология» (Deutsche Mythologie), которая и сейчас считается классическим трудом по сравнительной мифологии и охватывает весь спектр темы, пытаясь проследить мифологию и суеверия от древних германцев вплоть до современных популярных традиций, сказок и выражений.
В конце жизни братья Гримм занялись созданием первого этимологического словаря немецкого языка: Вильгельм умер в декабре 1859 года, завершив работу над буквой D; Якоб пережил своего брата почти на четыре года, успев завершить буквы A, B, C и E, и умер, когда работал над буквой F. Первый том словаря вышел в 1852 году. После смерти Якоба германские филологи продолжили дело братьев, и словарь был завершен в 1961 году. В 1816–1818 годах братья выпустили в Берлине сборник «Немецкие легенды» в двух томах (Deutsche Sagen), источником которого послужили средневековые немецкие хроники. Братья Гримм положили начало систематическому научному изучению рунической письменности.
