Библиограф, историк книги и русской литературы. Во время работы Центральной Библиотеке Русской Драмы нашел неизвестные пьесы А. Григорьева, новые редакции произведений Чехова, Островского, Белинского.
Научная карьера П. была стремительной. 26 марта 1873 г. он защитил диссертацию «Эпиграфические этюды», материалы для которой были собраны во время заграничной командировки, и получил ученую степень доктора римской словесности. В его работе были представлены оригинальные разделы: «Древние наговоры» и «Римские колумбарии», где рассматривались подлинные древние и подражательные надписи, реконструировались черты погребальной культуры Рима. Во второй половине своего научного пути И.В. Помяловский проявил себя как выдающийся византинист, публиковавший многочисленные работы по христианской агиологии, палестиноведению. Его интересы в области византиноведения были широки: от издания каталогов средневековых монет до переводов житийной литературы.
Педагог, историк, археограф
Область научных интересов крайне широка. Хронологически она занимает период от XI до XIX вв. Географические границы научных интересов А. Н. Попова – Европа и Центральная Азия. Он издал большое количество источников по разным темам, например «Памятники дипломатических сношений древней России с державами иностранными» (СПб., 1851-1871), «Дворцовые разряды» (СПб., 1850-1855), «Книги разрядные» (СПб., 1853-1856). Редактировал 4, 5, 8 тт. «Записок Императорского археологического общества. Главное его исследование, посвящённое Отечественной войне 1812 г. было завершено автором, но в печать, в виде отдельной книги не вышло и было издано только в виде нескольких очерков.
П. – востоковед-филолог, специализирующийся в китаистике. В центре его внимания были составление китайских словарей и переводы сочинений древнекитайских философов.
История средневековой культуры Италии, Германии, Швейцарии, Венгрии, Швеции, Норвегии, краеведение
Круг исследовательских интересов П. весьма широк. Первоначально главным объектом его изысканий являлась история античного — в первую очередь греческого — искусства, анализу которого он посвятил себя в студенческие годы и в период первой европейской командировки (в Германию, Англию, Францию и Италию). Этот же предмет стал темой большинства лекционных курсов, представленных им в российских учебных заведениях. Однако со временем сфера его исследований постепенно расширялась. С начала 1880-х гг. он обращается к изучению древнерусского искусства, а также художественных памятников Древнего Востока и Византии.
Несмотря на свою недолгую жизнь, П. успел внести вклад в развитие отечественной славистики. Многие его научные выводы получили широкое распространение и не потеряли своего значения по сей день. П. выдвинул предположение о языковых и культурных связях литовцев с русскими славянами, внес вклад в изучение литовской мифологии. На основании исследования глаголических рукописей он пришел к выводу о том, что родиной глаголицы являлась Хорватия начала X в. В центре внимания П. также находились вопросы отношений славянских языков с другими европейскими и азиатскими языками. П. был первым, кто правильно определил отношение к польскому и полабскому языкам кушубского наречия, а также староболгарского к церковно-славянскому.