Som historiker tok Werlauff ofte fatt på et arbeid etter ytre tilskyndelse. Tre ganger besvarte han prisoppgaver og vant prisen. Han var nesten alltid beredt til å påta seg en historisk avhandling om et emne. På det biografiske området skrev han gjerne om lærde menn, fra islendingen Are Frode (, 1808) til Ole Worm og Arni Magnusson. Han skrev også om lærde stiftelsers historie, som i (1825), (1836), (1847) og (1850). Han hadde også interesse for oldtidsforskning, som i avhandlingene «Udkast til den nordiske Arkæologis Historie», «Skandinavernes Bekjendtskab med den pyrinæiske Halvø», «Bidrag til Middelalderens Geografi efter islandske Kilder», «Bidrag til den norske Ravhandels Historie», «Forsøg til at oplyse og forklare Prokops Efterretninger om de nordiske Lande», «Beskrivelse over Kong Erik Menveds og hans Dronning Ingeborgs Gravminde i Ringsted Kirke», «De hellige tre Kongers Kapel i Roskilde Domkirke».