Hai cuốn nhật ký còn lại (một cuốn đã bị mất) được viết từ 8 tháng 4 năm 1968, khi tác giả phụ trách bệnh xá Đức Phổ, cho đến 20 tháng 6 năm 1970, 2 ngày trước khi cô hi sinh, trong đó có:

• Cuốn thứ nhất: được viết từ ngày 8 tháng 4 năm 1968 đến ngày 4 tháng 12 năm 1969 gồm 219 trang viết tay do Frederic Whitehurst và Nguyễn Trung Hiếu giữ lại trong số các tư liệu thu được sau một trận càn ở Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi vào khoảng cuối tháng 12 năm 1969.
• Cuốn thứ hai: được viết từ ngày 31 tháng 12 năm 1969 và kết thúc ngày 20 tháng 6 năm 1970. Cuốn này gồm 53 trang viết tay do quân Mĩ lấy được trên người Thùy Trâm sau khi cô hi sinh.

Hai cuốn nhật kí chỉ được viết trong 3 năm nhưng như chứa đựng cả một góc nhìn thế giới lớn lao với một tâm hồn trẻ trung của một người con gái tuổi hai mươi. Những lời văn đọc sơ qua thì thấy đượm buồn nhưng càng suy ngẫm thì càng thấy chúng lôi cuốn bởi những ý văn trong trẻo, thể hiện tất cả những mong muốn của tuổi trẻ từ tác giả. Tuy là một bác sĩ nhưng cô đã anh dũng ngã xuống như một người lính thực thụ chiến đấu tới hơi thở cuối cùng với cây súng trong tay.

Hai tập nhật ký do Frederic Whitehurst, cựu sĩ quan quân báo Hoa Kỳ, lưu giữ cho đến ngày được trả lại cho gia đình tác giả vào cuối tháng 4 năm 2005. Ông đã giữ lại quyển nhật ký mà không đốt đi, vì theo lời của thông dịch viên, thượng sĩ Quân lực Việt Nam Cộng Hòa Nguyễn Trung Hiếu, trong cùng đơn vị: "Đừng đốt, trong đó đã có lửa". Câu nói này cũng là tiêu đề của bộ phim Đừng đốt của đạo diễn Đặng Nhật Minh về cuộc đời của Đặng Thùy Trâm.