Sozomenos er kjenv ved sitt på gresk forfattede verk Historia Ecclesiastica i ni bøker, som fra 324 til 439 fortsetter Eusebios av Caesareas kirkehistorie og fortsatt, skjønt i noe ankortet form, fremdeles finnes i behold. Hans arbeide er hovedsakelig en utvidet utgave av den samtide forfatteren Sokrates’ kirkehistorie. Ved sin strengt ortodokse oppfatning og sin sterke forkjærlighet til munkevesedet adskiller han seg imidlertid fra sitt forbilde. Den siste delen er utarbeidet dels etter Olympiodoros, dels etter muntlig tradisjon.