Hans grunnleggende verk (1892) var den første sammenhengende fremstilling av stavkirkenes historie. Bokens katalog er den mest omfattende innen sitt emne. Boken vakte internasjonal interesse. Det store verket (1893), ble også anerkjent internasjonalt. Dietrichson fryktet at uvitenhet skulle føre til at de gamle kirkelige kulturminnene gikk tapt.