Współorganizator czasopisma Osnowa („Основа”), był redaktorem jej narodowo-kulturalnej części. W 1867 napisał przedmowę oraz uporządkował i zredagował na nowo Kobziarza Szewczenki. Od 1876 członek Rosyjskiej Akademii Nauk, a od 1870 Południowo-Słowiańskiej Akademii Nauk.
Twórczość Jeden z przedstawicieli rodzącego się narodowego ruchu ukraińskiego: dramatów historycznych: Sawa Czałyj (Сава Чалий, 1838) i Perejasławśka nicz (Переяславська ніч, 1841); prac o powstaniach kozackich: Bohdan Chmielnyćkij i wozwraszczenije Jużnoj Rusi k Rossii (Богдан Хмельницький и возвращение Южной Руси к России, 1857), Rujina (Руїна, 1879–1880), Mazepa (Мазепа, 1882), Mazepynci (Мазепинці, 1884).
Wszystkie opracowania i prace autorskie bazują na materiałach z historii Rosji: Russkaja istorija w żiznieopisanijach jejo gławniejszych dejatielej (Русская история в жизнеописаниях её главнейших деятелей, 1874–1876).
W historii literatury ukraińskiej Kostomarow zapisał się jako poeta-romantyk – zbiory poetyckie Ukrainskije bałłady (Украинские баллады, 1839), Witka (Вітка, 1840).