Ông là tác giả của 4 cuốn sách đã xuất bản tại Việt Nam[1] gồm:

• Tự sự của người xa quê hương (tên cũ là Chuyện gia đình và ngoài đời), nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội 2004
• Chung quanh việc học, nhà xuất bản Thanh niên 2004
• Học gần, Học xa, nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội 2005
• Học một sàng khôn, nhà xuất bản Tri thức Hà Nội 2007.

Cuốn sách thứ 5 là một tạp ký còn bỏ ngỏ, đó là Hướng về quê cũ lúc chiều tà gồm các bài báo của ông đăng trên báo.[5]

Ông viết hàng trăm bài báo, tiểu luận, góp ý về cải cách giáo dục ở Việt Nam. Bài nào của ông cũng thể hiện tấm lòng dành cho quê hương. Ông đặc biệt quan tâm đến vấn đề giáo dục Đại học ở Việt Nam.[6]

Ông là tác giả của khoảng 30 công trình Toán học từ năm 1960 đến 1996. Một số công trình nổi bật:

• Bùi Trọng Liễu Modèles stochastiques de redistribution et certain aspect optimal. (French) [Stochastic redistribution models—a certain optimal aspect] Optimization 16 (1985), no. 1, 93–108.
• Deberghes, Hélène; Bùi-Trong-Liễu On the ergodicity for non-stationary multiple Markov processes. Ann. Math. Statist. 39 (1968), 1448–1462.
• Buì-Trọng-Liêũ; Huard, P. La méthode des centres dans un espace topologique. (French) Numer. Math. 8 (1966), 56–67.
• Bui, Trong Lieu On a problem of convexity and its applications to nonlinear stochastic programming. J. Math. Anal. Appl. 8 (1964), 177–187.
• Lieu, Bui Trong Un exemple de fonctions aléatoires de covariance stationnaire modulo T. (French) C. R. Acad. Sci. Paris 253 (1961), 2192–2194.
• Bùi-Trong-Liễu Estimation das les processus de Markov permanents. (French) C. R. Acad. Sci. Paris 252 (1961), 840–842.
• Bùi-Trong-Liễu Estimation dans les processus de Markov permanents. (French) C. R. Acad. Sci. Paris 251 (1960), 1607–1608.
• Bùi-Trong-Liễu Estimation dans les processus de Markov discrets. (French) C. R. Acad. Sci. Paris 251 (1960), 1339–1340.