Ông phát hiện ra một số sai sót của Lê Quý Đôn khi ghi chép về văn thơ:

• Bài Xuân nhật tức sự, được Lê Quý Đôn chép trong Kiến văn tiểu lục và ghi là của thiền sư Huyền Quang thời nhà Trần (1254-1334). Từ đó nhiều thế hệ học giả đã dẫn giải, bình luận, coi là một kiệt tác thi ca chữ Hán của Việt Nam. Trên tạp chí Văn học số 1-1984, lần đầu tiên giáo sư Lê Mạnh Thát đã đưa ra tài liệu chứng minh bài thơ trên không phải của thiền sư Huyền Quang mà của thiền sư Ảo Đường Trung Nhân (?-1203) thời nhà Tống bên Trung Quốc.[1]
• Bài khác cũng được Lê Quý Đôn chép trong Kiến văn tiểu lục, ghi là của Hương Hải thiền sư thời nhà Lê. Nhưng trong công trình nghiên cứu rất công phu về thiền sư Hương Hải (Toàn tập Minh Châu Hương Hải), giáo sư Lê Mạnh Thát cũng phát hiện tác giả thật của nó là thiền sư Thiên Y Nghĩa Hoài bên Trung Quốc thời Tống (ông còn phát hiện số 59 bài thơ được coi là của thiền sư Hương Hải do học trò của thiền sư chép trong Hương Hải thiền sư ngữ lục, có đến 47 bài không phải của thiền sư).[1]
• Lê Mạnh Thát chứng minh rằng trong số 40 bài thơ thiền được cho là của các thiền sư Việt Nam thời Lý-Trần sáng tác mà Lê Quý Đôn chép lại trong Kiến văn tiểu lục, trên thực tế có tới 32 bài là tác phẩm của người Trung Quốc, sau đó được một số người Việt Nam "gia công" lại và gán cho các tác giả Việt Nam.

Trong 1 tiểu luận viết cho Tạp chí Văn học vào năm 1992,[12] sử gia Hà Văn Tấn dẫn lại một số ý kiến của Lê Mạnh Thát (khi này đang ở tù) cũng như nhấn mạnh rằng, ông (Hà Văn Tấn) đã lần theo những chỉ dẫn, chú thích của Lê Mạnh Thát để kiểm tra lại nguồn tài liệu lập luận của thiền sư, và ông (Hà Văn Tấn) hoàn toàn đồng ý với những khám phá này.[cần dẫn nguồn]