Основні роботи відносяться до теорії аналітичних функцій багатьох змінних, топології і гомологічної алгебри. Щорічний семінар у Вищій нормальній школі, присвячений викладу новітніх результатів в цих розділах математики, а також в геометрії алгебри і теорії автоморфних функцій, сприяв пропаганді новітніх результатів в цих областях і поширенню характерних для французької математичної школи мови і стилю мислення.
Був одним із засновників групи Бурбакі і найбільш активним її учасником.
Бібліографія
Гомологічна алгебра, М., 1960 (совм. з С. Ейленбергом)
Елементарна теорія аналітичних функцій одного і декількох комплексних змінних, М., 1963.
Диференціальне числення. Диференціальні форми.-М.: Мир, 1971
100th Birthday of Henri Cartan(PDF), European Mathematical Society Newsletter (53), September 2004: 20—21 (translations of above two articles from the SMF Gazette)
Papers by Henri Cartan as member of the 'Association européenne des enseignants' (AEDE) and the 'Mouvement fédéraliste européen' (MFE) are at the Historical Archives of the EU in Florence