Церковная история России. Взаимоотношения власти и церкви в России XVIII-начала XX вв. Церковь и революция 1917 г. История духовного образования в России.
История начального образования в России в начале ХХ в.
История Древней Греции и Рима
История всеобщей и русской литературы, российская словесность. Преподавание философии вел в духе схоластической традиции, заместив А. Галича, сильно проигрывал предшественнику. Студенты жаловались, что они «в третий раз проходят одно и то же в российской словесности». Был признан «лишенным педагогических способностей» и компрометирующим «почтенный сан наставника». Уволен по представлению попечителя учебного округа К.М. Бороздина от 30 ноября 1831 г., еще до начала кадровой реформы Уварова.
Музеевед, специалист по истории искусства. Старания Т. были направлены на то, чтобы увеличить коллекции Эрмитажа и поднять его статус до уровня передовых европейских музеев. Во время его директорства расширялась научная деятельность Эрмитажа, был приобретен ряд шедевров, среди них собрание голландской и фламандской живописи Семенова-Тян-Шанского и «Мадонна с цветком» Леонардо да-Винчи, принадлежавшая семье Бенуа. С началом I Мировой войны Т. сумел организовать эвакуацию шедевров музея в Москву.
Д. А. Толстой интересовался историей государственных учреждений Российской Империи (финансовых, Адмиралтейств-коллегии. Занимался историей академической гимназии и университета в XVIII ст. по документам архива Академии наук. На научных интересах Д. А. Толстого сказались его обязанности как государственного деятеля: ряд его работ посвящён истории вероисповеданий в России, а именно взаимоотношениям с униатами в Западном крае, деятельности иезуитов в России при Екатерине Великой и Иване Грозном, истории Католицизма в России и взаимоотношениям России и Святого Престола. Был инициатором издания «Материалов для истории Академии Наук».
История отношений России и Европы в XVI – XVII вв. Издавал исторические документы, сопровождая их обширными комментариями. Также занимался изучением отношений России и Англии, привлекая сведения из Королевского архива Лондона. Изучат историю Русской православной церкви, биографии иерархов, монастырского землевладения.
Т. – специалист с широким кругом интересов. Т. Занималась изучением истории античности и Древнего Востока, истории искусства и культуры этих регионов. Т. автор многочисленных трудов по истории и археологии Ирана и Средней Азии, Кавказа, Сасанидскому искусству и нумизматике. Изучение символики изображений на памятниках восточного искусства. Бактрийское искусство.
Специалист в области изучения античного искусства, археолог, нумизмат. Организатор музея Альбертинум в Дрездене, а также музея в Олимпии.