В 1860 году Костомаров был избран членом Археографической комиссии, с поручением редактировать акты Южной и Западной России, и избран действительным членом Русского географического общества. Костомаров так формулировал основную идею своих лекций: «Вступая на кафедру, я задался мыслью в своих лекциях выдвинуть на первый план народную жизнь во всех её частных проявлениях… Русское государство складывалось из частей, которые прежде жили собственной независимой жизнью, и долго после того жизнь частей высказывалась отличными стремлениями в общем государственном строе. Найти и уловить эти особенности народной жизни частей русского государства составляло для меня задачу моих занятий историей». Он публиковался в ежемесячном журнале «Основа», издававшемся в Петербурге в период с января 1861 по октябрь 1862 года некоторыми бывшими членами Кирилло-Мефодиевского братства. Здесь Костомаров отстаивал тезис о существования «двух русских народностей». Он утверждал: «Оказывается, что русская народность не едина; их две, а кто знает, может быть, их откроется и более, и тем не менее они – русские… Очень может быть, что я во многом ошибся, представляя такие понятия о различии двух русских народностей, составившиеся из наблюдений над историей и настоящей их жизнию. Дело других будет обличить меня и исправить. Но разумея таким образом это различие, я думаю, что задачею вашей основы будет: выразить в литературе то влияние, какое должны иметь на общее наше образование своеобразные признаки южнорусской народности. Это влияние должно не разрушать, а дополнять и умерять то коренное начало великорусское, которое ведет к сплочению, к слитию, к строгой государственной и общинной форме, поглощающей личность, и стремление к практической деятельности, впадающей в материальность, лишенную поэзии. Южнорусский элемент должен давать нашей общей жизни растворяющее, оживляющее, одухотворяющее начало. Южнорусское племя в прошедшей истории доказало неспособность свою к государственной жизни. Оно справедливо должно было уступить именно великорусскому, примкнуть к нему, когда задачею общей русской истории было составление государства. Но государственная жизнь сформировалась, развилась и окрепла. Теперь естественно, если народность с другим противоположным основанием и характером вступит в сферу самобытного развития и окажет воздействие на великорусскую». В то же время историк настаивал, что «историческое свойство не Руси, но собственно Москвы – нетерпимость к народным особенностям племен, находящихся под одной державой с московским народом». После вызванного студенческими беспорядками 1861 года закрытия Петербургского университета несколько профессоров, и в числе их Костомаров, устроили (в городской думе) систематические публичные лекции, известные в тогдашней печати под именем «вольного», или «подвижного», университета. Костомаров читал лекции по древней русской истории. Когда профессор Платон Васильевич Павлов (1823–1895) после публичного чтения о тысячелетии России был выслан из Петербурга, комитет по устройству думских лекций решил, в виде протеста, прекратить их. Костомаров отказался подчиниться этому решению, но на следующей его лекции 8 марта 1862 года обструкция публики и шум принудили его прекратить чтение, а дальнейшие лекции были воспрещены администрацией. После этого Костомаров вышел из состава профессуры Петербургского университета. В 1863 году его приглашал на кафедру Киевский университет, в 1864 году – Харьковский, в 1869 году – вновь Киевский университет, но Министерство народного просвещения отказалось согласовать эти назначения. В то же время Костомарову было назначено жалованье ординарного профессора за работу в Археографической комиссии.
Костомаров вынужден был основное внимание уделять литературной работе, и его книги и статьи благодаря его художественному таланту пользовались большой популярностью у читающей публики. В 1866 году Костомаров участвовал в создании журнала «Вестник Европы», где публиковал свои труды. Костомаров был избран членом-корреспондентом Императорской Санкт-Петербургской академии наук (1876) и пожалован чином действительного статского советника (1870). Историк умер 7 (19) апреля 1885 года в Петербурге.
Костомаров главное внимание уделял изучения духовной жизни народа. Он также говорил о необходимости изучения племенных особенностей каждой части народа и создании областной истории. Главной чертой средневековой русской истории историк считал противостояние государственного и народно-вечевого начал, окончившееся в XVII веке победой государственного начала в форме самодержавия. Государственное начало ассоциировалось Костомаровым с централизаторской политикой великих князей и царей, народное – с общинным началом, политическим выражением которого он считал народное собрание или вече. Именно вечевое начало воплощало в наиболее соответствовавшую, по мысли Костомарова, условиям России систему федеративного устройства.