สมเด็จพระมหาสมณเจ้า ฯ ทรงแตกฉานในภาษาบาลี พระนิพนธ์ที่แสดงให้เห็นถึงพระปรีชาสามารถในภาษาบาลีคือพระนิพนธ์เรื่อง "สุคตวิทัตถิวิธาน" ซึ่งทรงนิพนธ์เป็นภาษาบาลี นอกจากนี้ ยังได้ทรงนิพนธ์เรื่องเบ็ดเตล็ดอื่น ๆ เป็นภาษาบาลีอีกหลายเรื่อง นับว่าพระองค์ทรงเป็นปราชญ์ทางภาษาบาลีที่สำคัญพระองค์หนึ่ง

นอกจากจะเป็นปราชญ์ทางภาษาบาลีแล้ว ยังมีพระปรีชาสามารถ ในด้านต่าง ๆ พอประมวลได้ดังนี้ คือ

• ด้านสถาปัตยกรรม ทรง ออกแบบพระปฐมเจดีย์ องค์ที่เป็นอยู่ปัจจุบัน เมื่อปี พ.ศ. 2396
• ด้านโบราณคดี ทรงเป็นนักอ่านศิลาจารึกรุ่นแรกของไทยได้ศึกษาและรวบรวมจารึกต่าง ๆ ในประเทศไทยไว้มาก และได้ทรงอ่านจารึกสุโขทัยหลักที่ 2 (จารึกวัดศรีชุม) ที่เป็นอักษรขอม เป็นพระองค์แรก
• ด้านประวัติศาสตร์ ทรงนิพนธ์ลิลิตพงศาวดารเหนือ เรื่องพระปฐมเจดีย์ และพระราชประวัติพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เป็นต้น
• ด้านดาราศาสตร์ ทรงพระนิพนธ์ตำราปฏิทินปักขคณนา (คำนวณปฏิทินทางจันทรคติ) ไว้อย่างพิสดาร
• ด้านวิทยาศาสตร์ ทรงบันทึกจำนวนฝนตกเป็นรายวัน ติดต่อกันเป็นเวลาถึง 45 ปี ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2389 ถึงปี พ.ศ. 2433 เพื่อเป็นการเก็บสถิติน้ำฝนในประเทศไทย เรียกบันทึกนี้ว่า จดหมายเหตุบัญชีน้ำฝน
• ด้านกวี ทรงพระนิพนธ์เรื่องต่าง ๆ ทั้งที่เป็นภาษาไทยและภาษาบาลี ไว้เป็นจำนวนมาก ที่เป็นภาษาไทย ทรงนิพนธ์ไว้จำนวนมาก เช่น ได้ลงพระราชประวัติพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว กาพย์เสด็จนครศรีธรรมราช ลิลิตพงศาวดารเหนือ เป็นต้น
• ด้านพระศาสนา ทรงเป็นองค์ประธานชำระและแปลพระไตรปิฎก พิมพ์พระไตรปิฎกฉบับภาษาไทยขึ้นเป็นครั้งแรก ทรงกำหนดพระราชบัญญัติ และประกาศคณะสงฆ์ต่าง ๆ ทรงให้กำเนิดพระกริ่งในประเทศไทย ทรงสร้างพระกริ่งที่เรียกกันว่าพระกริ่งปวเรศ ซึ่งเป็นต้นแบบของพระกริ่งในยุคต่อมาของไทย