《旧唐书》在文献上主要依据唐代史家所撰的国史和实录。国史，自唐初姚思廉首撰，中经令狐德棻、吴兢、韦述等续撰，得一百一十三卷。安史之乱中，韦述不顾自己的“经籍资产，焚剽殆尽”而保全了国史。实录，是唐代史馆的重要撰述，自高祖至武宗，历朝都有实录。《旧唐书》于武宗以前史事，多直接采用唐人所撰国史和实录，保存了丰富的原始材料。书中史论也往往采唐人之说，如“史臣韦述曰”“史臣韩愈曰”“史臣蒋系曰”等。这不免有未改前讳和称谓不确之陋，但也避免了妄加推测、故作雕饰的弊端。《旧唐书》部帙浩繁，成书仓促，也有撰述不精的地方，传有重出，人有遗漏，经籍著录残阙，唐末帝纪单薄，是几个突出的缺陷。
《旧唐书》记事，追叙隋大业十三年（617年）李渊太原起兵，正式起于唐武德元年（隋义宁二年，即618年），迄于哀帝天祐五年（908年）二月，实则唐已亡于上年（907年）四月，首尾290年史事。帝纪遵吴兢等国史体例，立武则天为本纪，不采唐史家沈既济以武则天事入皇后传之说。志十一篇，包括礼仪、音乐、历、天文、五行、地理、职官、舆服、经籍、食货、刑法，在见识和编次上均不及《隋书》志。列传以多人合传为主要形式，中唐以前人物，分合有序，可窥匠心。类传有外戚、宦官、良吏、酷吏、忠义、孝友、儒学、文苑、方伎、隐逸、列女等。关于民族与外域，有突厥、回纥、吐蕃、南蛮、西南蛮、西戎、东夷、北狄诸目，写出了唐代广泛的民族联系和丰富的域外知识。