Окончив университет в 1880 году, после представления кандидатского сочинения и отбытия воинской повинности, с 1881 года был оставлен на кафедре истории всеобщей литературы для подготовки к профессорскому званию. Дважды посылался за границу для научных занятий. После первой годовой поездки в 1882 году в Германию сдал магистерский экзамен и с 1885 года состоял приват-доцентом Петербургского университета — до 1898 года. Читал лекции по провансальским языку и литературе, по готскому и старонемецкому языкам и по истории французской, итальянской и древнеиспанской литератур. В 1888 году вторично направлен на полтора года в командировку за границу; большую часть времени пробыл в Париже, посетил также Италию, Испанию и Англию.
Преподавал также историю литературы на Высших женских курсах (1886—1887, 1890—1894, 1897—1903)[4]. В 1895—1899 годах он также был лектором французского языка на историко-филологическом факультете университета.
В «Журнале Министерства народного просвещения» Ф. Д. Батюшков напечатал магистерскую диссертацию «Сказания о споре души с телом в средневековой литературе» (1890, № 9 и следующие) и ряд других статей. Кроме статей по романо-германской филологии и истории западноевропейских литератур, Батюшков написал много статей о театре; по поручению Академии наук он многократно писал отзывы о сочинениях, представлявшихся на соискание Пушкинских премий; был автором ряда статей в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона.
В 1897—1898 годах занимал пост редактора русского отдела журнала «Cosmopolis»[фр.]. В эти годы состоял в рабочей переписке с Антоном Павловичем Чеховым.
Под его редакцией в 1912—1914 годах была выпущена «История западной литературы» в 3-х томах. С 1910 года он состоял членом литературно-театрального комитета при Петербургских императорских театрах. Ф. Д. Батюшков был редактором журнала «Мир Божий» (1902—1906).
В предреволюционные годы Батюшков занимал пост председателя Театрально-литературного комитета Александринского театра. После Февральской революции, в апреле 1917 года Временное правительство назначило Ф. Д. Батюшкова главным уполномоченным по петербургским государственным театрам.
Энциклопедия романской филологии. Рецензия книги G. Körting Encyclopedie und methodologie der romanischen philologie, mit besonderer berücksichtigung des französischen und italianischen // ЖМНП. — [1886]. — С. 284—312.
Спор души с телом в памятниках средне-вековой литературы. Изд. 2-е. — М.: URSS, 2011. — VI, 315 с. — (Академия фундаментальных исследований: АФИ: богословие). — ISBN 978-5-397-02734-2.
История французской литературы. XVII в.: Лекции, чит. проф. Ф. Д. Батюшковым на Высш. жен. курсах в 1893-94 г. 2 курс. — СПб.: лит. Руднева, [1894]. — [1], 277, 49 с.
Критические очерки и заметки. Ч. 1. — СПб.: Тип. А. Ф. Цинзерлинг, Мелье и К°, 1900. — 252 с.; Ч. 2. — СПб., 1902. — 338 с.
История западной литературы (1800—1910 гг.) / под ред. проф. Ф. Д. Батюшкова, при ближайшем участии проф. Ф. А. Брауна, акад. Н. А. Котляревского, проф. Д. К. Петрова [и др.]. Т. 1—4. — М.: Мир, 1912—1917.
Принципы художественного перевода. Статьи Ф. Д. Батюшкова, Н. Гумилева, К. Чуковского. — 2-е изд., доп. — Петербург: Гос. изд-во, 1920. — 60 с. — (Всемирная литература).
В. Г. Короленко как человек и писатель / Ф. Д. Батюшков. — М. : Задруга, 1922. — 124 с., 1 л. ил., тираж 3 000 экз.
Западная литература накануне XIX в. / Проф. Ф. Д. Батюшков. — М.: Мир, 1924. — 112 с.
Скворцова Л. А. БА́ТЮШКОВ Фёдор Дмитриевич // Русские писатели, 1800—1917 : Биографический словарь / гл. ред. П. А. Николаев. — М. : Сов. энциклопедия, 1989. — Т. 1 : А—Г. — С. 180―181. — 672 с. — (Сер. биогр. словарей: Русские писатели. 11—20 вв.). — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-011-8.