Đương thời ông sáng tác nhiều thơ văn, soạn nhiều văn bia, câu đối cho các địa phương nơi mình cư quan nhậm chức nhưng đến nay bị thất lạc nhiều. Di văn của ông, còn lại đến nay tại trên các di tích nơi ông từng qua thăm viếng. Thơ ông chủ yếu là những bài mừng tặng, thăm hỏi thân nhân bằng hữu, ca tụng cảnh trí thiên nhiên mỹ lệ.

Tác phẩm đồ sộ nhất ông để lại cho hậu thế là bộ sử mang tên Đại Việt quốc sử cải lương bao gồm 765 trang chữ Hán chia thành hai quyển, ghi lại lịch sử nước nhà từ thời Hồng Bàng đến đầu thế kỷ 20, được viết trong thời kỳ ông làm Đốc học Hà Đông (1911 - 1919). Sách chưa được xuất bản bằng tiếng Việt. Các học giả đánh giá cao về giá trị của một bộ sử được biên soạn cuối cùng dưới thời phong kiến. Bộ sách này hiện được bảo quản tại Thư viện Viện nghiên cứu Hán Nôm mang ký hiệu A1146/1 và A1146/2.

Một tác phẩm nổi tiếng khác của Nguyễn Đình Tuân là bài Văn sách thi Đình [2], nội dung trả lời vua về việc cai trị thiên hạ, đưa ra nhiều kế sách cho các bậc đế vương trị nước và cũng đề cập đến nhiều lĩnh vực của xã hội đương thời. Lời đối sách khá dài, đề cập đến nhiều lĩnh vực của xã hội, sau đây là một vài trích đoạn:

Dám thưa! Kẻ bề tôi từng nghe dùng hình phạt với dân và vẫn ẩn chứa điều thiện, dùng văn trị lại thuận theo thời thế để thi hành cho phù hợp là cách cai trị của các bậc thánh vương đời trước. Trộm nghĩ, bậc thánh vương phải tùy thời mà trị dân, nhưng cũng chỉ có hai vấn đề cốt yếu là dùng Hình luật và Giáo hóa. Ôi! cái nghĩa của chữ tùy thời lớn lao làm sao. Các bậc thánh vương nhân thời thế, thời cuộc mà định ra chính sách. Thiên hạ không công bằng thì lấy Hình luật mà làm cho cân bằng khoảng cách thấp cao. Phong tục chưa tốt thì giáo hóa để ngày thêm thuần hậu. Phàm xem xét việc định ra kế trị nước và thi hành đạo trị nước, tất yếu phải biết tùy nghi, khéo léo ứng xử theo thời thế. Xét về kinh điển, có câu rằng: Phải quan sát tình hình dân chúng mà thiết định phương pháp giáo hóa. Về cách thức làm người trị nước, sách truyện có câu: Lãnh đạo dân chúng, phải công bằng về pháp luật. Trong việc giáo hóa dân chúng, phải xem xét thiên hạ, biết được sự đổi thay của xã hội, từ đó hiểu được đời sống của dân chúng rồi đặt ra sự giáo hóa... Làm được như vậy thì dân chúng sẽ nghiêm cẩn mà có lòng tin, pháp luật sẽ bồi bổ cho việc trị nước. Làm chính sự mà lấy đạo để thi hành, bình đẳng về pháp luật thì dân chúng tránh được tội lỗi mà hiểu rõ được lễ nghĩa, liêm sỉ...

Hình luật là để đất nước bình yên... việc hưng thịnh hay rối loạn của đất nước đều ở tay người cầm quyền. Hình luật có chỗ khác nhau, quyền là do tình thế mà giữ cho cân. Nước tràn, lửa cháy có cách xử lý của nó. Cho nên dùng đức để cai trị, không câu nệ, không thiên lệch, thì cái đẹp của đức ấy tự làm cho xã hội không sinh ra cái tệ bè đảng...

Dựng nhà học, lại mời các danh nho đến dạy, thì dù không có phép tắc thời Tam đại, người ta vẫn kéo đến học một cách đông đảo, nhàn nhã. Thành tựu của sự học là đáng quý lắm. Sở dĩ đạo trị nước cần đề cao sự học cũng bởi nó làm cái gốc của thiên hạ thái bình vậy...

Khải Định Quý Hợi hạ (1923) Nguyễn Đình Tuân có làm bài thơ Tự cổ danh sơn tú ghi trên bức hoành phi treo ở Đền IA, huyện Hiệp Hòa, ca ngợi công đức của Thánh Hùng Linh Công được thờ trong Đền. Phiên âm nội dung bài thơ: Tự cổ danh sơn tú, Anh chung cái thế hào, Việt Nam hồng hữu duệ, Giang Bắc nhạn vô sào, Kiến tiết hùng đãng trọng, Bình tàn vũ lược cao, Thiên thu hoàn tụ xứ, Trường thử úy quần cao. Dưới bài thơ ông tự ghi danh: Tân Sửu Đình nguyên Bắc Ninh Án sát Trâu giang Hữu mai Nguyễn Đình Nguyên bái đề. Dịch thơ [3]:

Chùa cổ tô núi thắm

Danh thơm rạng công hầu

Việt Nam hồng đắp tổ

Giang Bắc nhạn về đâu

Dựng nước ngời văn hiến

Diệt thù tỏ tài cao

Ngàn năm miền hội tụ

Vạn thuở nghiệp anh hào

Làng Sổ có Đền Sổ [4] được nhà nước cấp bằng Di tích kiến trúc nghệ thuật từ năm 1964, năm 1674 triều đại Lê Gia Tông đã có sắc phong cho ngôi đền. Trong đền trên cửa cung cấm, trước hậu cung treo bức đại tự do Nguyễn Đình Tuân cung tiến vào năm 1923 đề 4 chữ Hán Hệ xuất thần minh (nghĩa là các thế hệ nối tiếp noi gương sáng của thần) để ca ngợi công lao và khí tiết của Đức Thánh Tam giang - Trương Hống, Trương Hát.