Nhà nghiên cứu Cao Xuân Hạo đã nhận xét về ông như sau: "Trịnh Xuân Thuận thấm nhuần văn hóa Pháp, là công dân và làm việc tại Hoa Kỳ, viết những công trình khoa học bằng tiếng Anh, nhưng viết những tác phẩm về vũ trụ lại bằng tiếng Pháp. Điều đáng nói là những tác phẩm về vũ trụ nhưng đọc dễ hiểu, bởi chúng được viết từ một nhà khoa học giàu mỹ cảm, bằng tư duy lô-gích của một nhà khoa học, nhà triết học và trí tưởng tượng của một nhà thơ sành sỏi thiên văn. Chính kiến thức sâu rộng, đa dạng trên nhiều lĩnh vực của Trịnh Xuân Thuận, những khái niệm về thiên văn mà ông trình bày trở nên mềm mại, óng ả. Đó cũng là phương pháp của ông để đưa thiên văn học gần gũi với mọi người: 'Tác phẩm này dành cho những chính nhân (honnête homme), những người không có một hành trang kỹ thuật, nhưng tò mò muốn biết không chỉ những điều kỳ lạ mới nhất của khoa học ở thế kỷ XX mà cả những hệ quả triết học và thần học của những thành tựu đó' (lời đề tựa tác phẩm "Hỗn độn và hài hòa"). Chính phương pháp đó cũng được sử dụng trong "Giai điệu bí ẩn" và đưa nó trở thành tác phẩm best-seller ở Pháp và được dịch ra nhiều thứ tiếng. Có lẽ đó cũng là lý do đưa Trịnh Xuân Thuận, một công dân Mỹ lại có mặt chính thức trong phái đoàn của Tổng thống Mitterrand thăm Việt Nam năm 1993."[4]

Một số tác phẩm:

• La mélodie secrète, Fayard, 1988
• Un astrophysicien, Beauchesne-Fayard, 1992
• Le destin de l'univers: Le big bang, et après, Éditions Gallimard, coll. « Découvertes Gallimard (en) » (nº 151), 1992
• Le Chaos et l'Harmonie, Fayard, 1998
• L'Infini dans la paume de la main - du Big Bang à l'éveil, viết chung với Matthieu Ricard, NiL éditions, 2000
  • Bản tiếng Anh là The Quantum and the Lotus, Three Rivers, 2004
• Origines - la nostalgie des commencements, Fayard, 2003
• Les Voies de la lumière, Éd. Fayard, 2007
• Voyage au cœur de la Lumière, Éditions Gallimard, coll. « Découvertes Gallimard » (nº 527), 2008
• Dictionnaire amoureux du Ciel et des Étoiles, Plon/Fayard, 2009
• Le Big bang et après?, viết chung với Alexandre Adler, Marc Fumaroli và Blandine Kriegel, Albin Michel, 2010
• Le Cosmos et le lotus, Albin Michel, 2011 (được Giải Louis Pauwels, 2012).
• Désir d'infini, Fayard, 2013
• Face à l'univers, Autrement, 2015

Các bản dịch tiếng Việt

• Giai điệu bí ẩn. Và con người đã tạo ra vũ trụ (La Mélodie secrète), Phạm Văn Thiều dịch, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2000, 383 trang
• Hỗn độn và hài hòa (Le Chaos et l'Harmonie), Phạm Văn Thiều và Nguyễn Thanh Dương dịch, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2003
• Cái vô hạn trong lòng bàn tay. Từ Big Bang đến Giác Ngộ (L'Infini dans la paume de la main - du Big Bang à l'éveil), viết chung với Matthieu Ricard, Phạm Văn Thiều - Ngô Vũ biên dịch, Nhà xuất bản Trẻ & Tạp chí Tia Sáng, 470 trang
  • * Lượng tử và hoa sen (dịch từ cuốn The Quantum and the Lotus tức là bản tiếng Anh của L'Infini dans la paume de la main)
• Trò chuyện với Trịnh Xuân Thuận, Jacques Vauthier, Phạm Văn Thiều dịch, Nhà xuất bản Trẻ & Tạp chí Tia sáng, 2001, 170 trang
• Những con đường của ánh sáng (Les Voies de la lumière), Phạm Văn Thiều và Ngô Vũ dịch, Nhà xuất bản Trẻ, 2 tập
• Nguồn gốc - nỗi hoài niệm về những thuở ban đầu (Origines - la nostalgie des commencements), Phạm Văn Thiều và Ngô Vũ dịch, Nhà xuất bản Trẻ, 2006, 520 trang
• Từ điển yêu thích bầu trời và các vì sao (Dictionnaire amoureux du Ciel et des Étoiles), Phạm Văn Thiều và Ngô Vũ dịch, Nhà xuất bản Tri thức, 2011, 784 trang
• Vũ trụ và hoa sen (Le Cosmos et le lotus), Phạm Văn Thiều và Phạm Nguyễn Việt Hưng dịch, Nhà xuất bản Tri thức, 2013, 280 trang
• Khát vọng tới cái vô hạn (Désir d'infini), Phạm Văn Thiều và Phạm Nguyễn Việt Hưng dịch, Nhà xuất bản Trẻ và Nhà xuất bản Tri thức, 2014, 364 trang
• Số phận của vũ trụ: Big Bang và sau đó (Le destin de l'univers: Le big bang, et après, "Découvertes Gallimard (en)" [nº 151]), Hoàng Thanh Thúy Việt Hưng dịch, Kim Đồng, 2015, 143 trang
• Đối mặt với vũ trụ (Face à l'univers), Phạm Văn Thiều và Phạm Nguyễn Việt Hưng dịch, Nhà xuất bản Tri thức, 2016, 180 trang