По его инициативе в Константинополе возник русский археологический институт, директором которого Успенский состоял с 1894 года. Он же основал при нём учёный печатный орган «Известия русского археологического института в Константинополе», в котором также помещено несколько его исследований (например, о военном устройстве в Византии, о византийской табели о рангах, о церковных имуществах и т. п.) и отчётов о деятельности института. Из Константинополя Успенский совершил несколько археологических экскурсий, из которых особенно важна по своим результатам поездка в Сирию и Палестину[4].
С самого начала своей учёной деятельности Успенский специализировался на изучении истории Византии и югославянских стран. Этому предмету была посвящена и его вступительная лекция в университете: «О значении византийских занятий в изучении средневековой истории» («Записки Новороссийского Университета», т. XVI). Во время заграничной командировки внимание его тоже было сосредоточено на византийских и славянских рукописях, о чём свидетельствуют его статьи в «Записках Новороссийского Университета» и «Журнале Министерства народного просвещения» за 1877—1879 гг. В этих же двух изданиях он и впоследствии помещал свои многочисленные исследования и рецензии. Среди них особое внимание обращают на себя работы по истории землевладения (к этому же разряду относится работа его о пронии; см. XXV, 445). Некоторые статьи Успенского посвящены русской истории и восточному вопросу. В 1891—1892 гг. он поместил в «Журнале Министерства народного просвещения» ряд весьма ценных «Очерков по истории византийской образованности», которые вышли и отдельной книгой. Читал ряд рефератов на археологических съездах. В ходе работы в архивах Иерусалимской православной церкви обнаружил Тактикон середины IX в.
Значение византийской и южнославянской пронии, Санкт-Петербург 1883 (опубликовано в: Сборник статей по славяноведению в честь В. И. Ламанского, Санкт-Петербург, 1901, с. 1-32)
Византийские землемеры. Наблюдения по истории сельского хозяйства, Одесса 1888
Русь и Византия в X веке: речь, произнесённая 11 мая 1888 г. в торжественном собрании Одесского славянского благотворительного общества в память 900-летнего юбилея крещения Руси / Ф. И. Успенский. — Одесса: Кирилло-Мефодиевский кн. склад при Одесском славянском о-ве, 1888. — [2], 38 с.
Византийские владения на северном берегу Чёрного моря в IX—X век, Киев 1889
На фасаде Дома академиков в Санкт-Петербурге, расположенном по адресу: 7-я линия Васильевского острова, 2/1, лит. А, установлена мемориальная доска с текстом: «Здесь жил академик Фёдор Иванович Успенский 1845—1928. Знаменитый русский византолог»[6].
Власов В. Г. Успенский Фёдор Иванович // Стили в искусстве : Архитектура, графика. Декоративно-прикладное искусство. Живопись, скульптура : словарь : в 3 т. / В. Г. Власов. — СПб. : Кольна, 1997. — Т. 3 : Словарь имён : М—Я. — С. 406. — 655 с., [8] л. ил. : ил. — ISBN 5-88737-010-6. — OCLC605179863.
Лозовик Г. Н. Творчий шлях академіка Ф. I. Успенського (Творческий путь академика Ф. И. Успенского) (на укр. яз.) // Східний світ. 1928. — № 6. — С. 13-20 (резюме на франц. яз.: С. 284—285);