Диодор посвятил 30 лет созданию своих исторических сборников (Bibliotheca Historia) и предпринял для этого ряд путешествий. В 50-х годах до н. э. он посетил птолемеевский Египет, где стал свидетелем расправы толпы над одним римским гражданином, случайно убившим священное в тех краях животное — кошку. Только через 25 лет, уже после смерти Диодора, император Октавиан превратит Египет в римскую провинцию. Практически одновременно с Диодором, пишущем на греческом и в основном о греках, создавал историю своего народа римлянин Ливий.
«Историческая библиотека» Диодора состояла из 40 книг, разделенных на 3 части:
- Первые 6 книг обзорные, описывают географию, культуру и историю древних государств: Египта (книга I); Месопотамии, Индии, Скифии (книга II); Северной Африки (книга III); Греции и Европы (книга IV—VI).
- В следующей части (книги VII—XVII) Диодор излагает историю мира от Троянской войны до смерти Александра Великого.
- Последняя часть имеет дело с эпохой диадохов (книги XVIII—XX) и до галльской войны Юлия Цезаря (сохранились фрагменты до XXXIII кн.), то есть до событий, очевидцем которых был сам Диодор.
Диодор собрал сведения от многих авторов, известны Гекатей из Милета, Геродот, Гиероним из Кардии, Дионисий, Дурис (историк), Клитарх, Ктесий Книдский, Мегасфен, Полибий, Посидоний, Тимей из Тавромения, Феопомп, Эфор и др. — всего известно 87 имен древнегреческих авторов, на которых он ссылается в своем труде. В своем сочинении он не слишком увлекался анализом, скорее монотонно перечислял последовательность событий, вставляя целые фрагменты оригинальных авторов. Но «Историческая библиотека» не является сочинением компилятивного характера. В ходе изучения трудов Диодора было доказано, что в большинстве случаев полученный из оригинальных источников материал подвергался литературной обработке. Диодор является единственным источником сведений о продолжительных исторических периодах и служит хорошим дополнением к периодам, освещённым другими авторами. Эпоха диадохов у него отражена наиболее полно, как и история Древней Греции после персидских войн до Пелопонесской войны. Диодор допускает ошибки в римской хронологии, что не удивительно для человека, для которого латинский не родной язык.
«История» Диодора выжила частично, полностью дошли до нашего времени книги I—V и с XI по XX, а также фрагментарно книги IX и X. Последнее полное собрание сочинений исчезло, когда турки разграбили византийский Константинополь в 1453 году. Остальные книги известны по фрагментам, которые цитировали в своих трудах византийские авторы. Европа открыла для себя Диодора в середине XVI века, когда его книги (на языке оригинала) были напечатаны в Швейцарии.
Полный русский перевод сочинения Диодора Сицилийского был опубликован в 1774—1775 гг. тиражом 300 экземпляров, причем в 1808 году 237 оставшиеся книги (не удалось продать) были проданы на вес как бумага. С тех пор публиковались лишь отдельные главы и книги. Сделанный в конце XX века новый перевод пока не опубликован.
