Интерес к истории возник у Карамзина с середины 1790-х годов. Он написал повесть на историческую тему — «Марфа-посадница, или Покорение Новгорода» (опубликовано в 1803 году). В этом же году указом Александра I он был назначен на должность историографа, и до конца своей жизни занимался написанием «Истории государства Российского», практически прекратив деятельность журналиста и писателя.

«История» Карамзина не была первым описанием истории России, до него были труды В.Н. Татищева и М.М. Щербатова. Но именно Карамзин открыл историю России для широкой образованной публики. По словам Пушкина, «Все, даже светские женщины, бросились читать историю своего отечества, дотоле им неизвестную <…> Древняя Русь, казалось, найдена Карамзиным, как Америка Колумбом».

В своем труде Карамзин выступал больше как писатель, чем историк — описывая исторические факты, он заботился о красоте языка, менее всего стараясь делать какие-либо выводы из описываемых им событий. Тем не менее высокую научную ценность представляют его комментарии, которые содержат множество выписок из рукописей, большей частью впервые опубликованных Карамзиным. Некоторые из этих рукописей теперь уже не существуют.

Карамзин выступал с инициативой организации мемориалов и установления памятников выдающимся деятелям отечественной истории, в частности, К.М. Минину и Д.М. Пожарскому на Красной площади (1818 год).

В 1816 году он выпустил первые восемь томов «Истории государства Российского», трёхтысячный тираж которых разошелся в течение месяца. В последующие годы вышли еще три тома «Истории», появился ряд переводов её на главнейшие европейские языки. Тенденциозно-монархическое освещение русского исторического процесса сблизило Карамзина с двором и царем, поселившим его подле себя в Царском Селе. Незаконченный XII том был издан уже после его смерти.

В первый том «Истории государства Российского» вошли 10 глав: I — О народах, издревле обитавших в России, II — О славянах и других народах, III — О физическом и нравственном характере славян древних, IV — Рюрик, Синеус и Трувор, V — Олег правитель, VI — Князь Игорь, VII — Князь Святослав, VIII — Великий князь Ярополк, IX — Великий князь Владимир, X — О состоянии Древней Руси.

Во второй том «Истории государства Российского» вошли главы о княжении Святополка (1015–1019), Великого князя Ярослава (1019–1054), Законы Ярославовы, княжение Изяслава и Великого князя Всеволода, Святополка и Владимира Мономаха. В целом в томе описывается история России с 1015 по 1169 год.

В третий том «Истории государства Российского» вошел период русской истории с 1169 по 1238 год.

Четвертый том охватывает период российской истории с 1238 по 1362 год.

В пятый том вошел исторический период с 1363 до 1462 года. В главе IV автор проводит сравнение России с другими державами и говорит о следствиях ига.

Том шестой повествует о правлении государя державного Великого князя Иоанна III Васильевича с 1462 по 1505 год.

В седьмом томе рассказывается о правлении Государя Великого князя Василия Иоанновича с 1505 по 1534 год. Глава IV характеризует состояние России в период с 1462 по 1533 год.

Восьмой том посвящен царствованию Великого князя Иоанна IV Васильевича. Описание охватывает исторический период с 1533 по 1560 год.

В девятом томе описывается продолжение царствования Иоанна IV Васильевича, названного Грозным, с 1560 по 1584 год.

В десятом томе «Истории государства Российского» рассказывается о царствовании Федора Иоанновича с 1584 по 1598 год. В заключительной IV главе автор дает оценку состояния России в конце XVI века.

Одиннадцатый том «Истории государства Российского» — это описание царствования Бориса Годунова с 1598 по 1605 год, «смутного времени» — 1605–1606 годы.

В двенадцатом томе «Истории государства Российского» Н.М. Карамзиным описаны время царствования Василия Иоанновича Шуйского (1606–1610) и период «междоцарствия» (1611–1612).