Schwarzschilds arbeid berører såvel den praktiske som spesielt den teoretiske astronomien, astrofysikken og optikken. Under påvirkning av sin lærer i München, Hugo von Seeliger, egnet han seg med stor fremgang i teoretiske undersøkelser, som blant annet «Henri Poincarés teori for likevekt hos roterende hydrogenmasser» og «lysets trykk på små kuler og Svante Arrhenius' teori for komethalene», og med undersøkelser om temperaturfordelingene i et himmellegeme på grunn av strålingen. Dette inkluderer også hans skrifter om rommets kurvatur og om fiksstjernenes egenbevegelser, hvor han serenere kommer inn på Jacobus Kapteyns stjernedrifter. Han har også forfattet et arbeid om stjernenes fotografiske målte lysstyrke samt noen populære og praktiske arbeider, som for eksempel (1909) og (1909).