Năm Canh Ngọ 1810, ông được triệu về kinh, lãnh ấn Trung Quân, rồi được giao cử chức Tổng tài cùng với Vũ Trinh và Trần Hựu soạn bộ Hoàng Việt Luật Lệ (thường được gọi là luật Gia Long). Việc soạn Hoàng Việt Luật Lệ bắt đầu từ tháng 2 năm 1811 và đến tháng 8 năm 1812 thì hoàn tất. Bộ luật có hai phần, chia làm hai mươi hai quyển, có tất cả ba trăm chín mươi tám điều, ban hành năm 1812, đến năm 1815 được khắc in. Hoàng Việt Luật Lệ là bộ luật đầy đủ và hoàn chỉnh nhất thời bấy giờ.

Trước khi ban hành, Nguyễn Văn Thành có dâng sớ tâu lên vua Gia Long, trong sớ ông trình bày về việc: "...đặt lại quy tắc khoan hồng và thưởng phạt. Khi xem đến luật triều Thanh, đức Thánh thượng nhận thấy đó là bộ luật gồm đủ các sắc luật của các triều đại trước, nên ban sắc chỉ dạy các quan đem ra bàn bạc, xem xét cùng hạ thần ngỏ hầu chọn lấy những gì khả dĩ soạn thành bộ luật riêng để dùng trong nước... Sách đã dạy: Trừng phạt để về sau không còn phải trừng phạt nữa, đặt ra tội hình để về sau không còn phải dùng đến tội hình nữa. Điều đó há chẳng phải là điều mà Đức Thánh thượng hằng mong muốn hay sao?"[14]

Hoàng Việt Luật Lệ xếp theo sáu loại: Lại, Hộ, Lễ, Binh, Hình, Công luật. Cũng giống như luật Hồng Đức, đây là một bộ luật phối hợp, điều chỉnh các mối quan hệ xã hội thuộc nhiều lãnh vực khác nhau: từ luật hình sự, luật dân sự, luật tố tụng, luật hôn nhân gia đình đến cả luật hành chính, luật tài chính, luật quân đội và luật tư pháp quốc tế. Hoàng Việt Luật Lệ là luật thực định của một triều đại tồn tại hơn một thế kỉ và nó góp phần ổn định trật tự xã hội, củng cố các phong tục, tập quán cổ truyền tốt đẹp của dân tộc cùng với nhiều định chế rất tiến bộ[15].

Nghiên cứu Hoàng Việt Luật Lệ và tham khảo từ các sách khác, chúng ta mới thấy được phần đóng góp và sáng tạo của các tác giả bộ luật này, và cũng từ đó thấy được tinh thần nhân đạo của nó.[14][16]

Điều dễ thấy nhất trong bộ luật là các cực hình trong luật nhà Thanh như: Tru di tam tộc, Lăng trì, Yêm,… đều hoàn toàn bị loại bỏ.[14][16]

Ngoài ra, tính nhân đạo của bộ luật còn thấy rõ qua từng phiên tòa mở trong năm (trừ các tội Mưu phản, Đại phản nghịch, Đạo tặc…). Theo luật, các phiên xử thường tổ chức vào đầu mùa thu chứ không mở vào đầu mùa hè vì theo luật, mùa hè, thời tiết nóng, sẽ ảnh hưởng xấu đến việc buộc tội của các phán quan. Nếu phiên tòa xử trong mùa thu năm nay mà chưa có phán quyết cuối cùng thì phải đợi đến mùa thu năm tới mới quyết án chung thẩm. Trường hợp gặp tội nhân bị án tử hình (giam chờ - đợi để chống án hoặc xin ân xá hay chờ thỉnh ý vua) thì cũng phải đợi đến mùa thu khi có phiên tòa mới xử chung thẩm. Việc mở phiên tòa vào mùa thu là một điểm đáng chú ý của bộ luật này mà đến nay chưa có bộ luật nào ngay cả luật các nước khác có được. Đây là đặc điểm và tính nhân đạo của Hoàng Việt Luật Lệ.[17]

Vào tháng 1 năm 1812, tiền quân Nguyễn Văn Thành được sung chức tổng tài trong việc biên soạn Quốc Triều Thực Lục. Như vậy trong cùng một khoảng thời gian, ông đã kiêm nhiệm hai chức Tổng tài.

Được triệu tập giữ chức Tổng tài biên soạn Quốc Triều Thực Lục, Tiền quân Nguyễn Văn Thành dâng phong thư kín viết ra bốn điều mà điều thứ ba:"xin kén thêm nho thần để sung Sử cục" vua chấp nhận và cho thực hiện (San định Quốc Sử).

Khi công việc đi dần vào ổn định thì sự kiện 1817 xảy ra và đến hơn 4 năm sau việc biên soạn công trình này mới được tiếp tục dưới thời vua Minh Mạng.

Hoàng Việt Luật Lệ và Quốc Triều Thực Lục là hai công trình văn hóa quan trọng của triều Nguyễn.