В 1848 г. (10 марта), по определению Министра Юстиции, Беляеву, как специалисту по архивным делам, было данодругое поручение — разобрать и привести в порядок собрание 1700 древних грамот Коллегии Экономии. В том же году (4 ноября) он был назначен советником в Московский Государственный Архив, а с 1 мая 1849 г., оставаясь в прежней должности, был определен в члены Комиссии для печатания официальных и частных разрядных книг. С 1852 г. начинается его почти исключительно ученая и профессорская деятельность: 29декабря 1852 года он был назначен исправляющим должность адъюнкта по кафедре истории русскогозаконодательства в Московском Университете. По защите диссертации Беляев был определен ординарным профессором по той же кафедре; в последние годы своей профессорской деятельности он исполнял обязанности секретаря юридического факультета; профессором он оставался до 1873 г., до времени своей смерти.
Ученая деятельность Беляева началась задолго до профессорства. Еще будучи в Университете, Беляев,отчасти под влиянием Погодина, с увлечением занимался русской историей. Поступив на службу в архивы,он, по его собственным словам, читал и зачитывался архивными документами, приходя раньше и уходя позднее всех других сослуживцев. Во время своей службы им было прочитано более 20000 юридических актов, старых книг, грамот и столбцов, писанных в разное время руками старых подьячих. Кроме того,Беляев более 10 лет занимался в Древнехранилище Погодина, где составлял реестр рукописей и древних монет. Благодаря многолетнему непосредственному знакомству с первоисточниками, Беляев приобрел обширные знания о фактической стороне русской истории.
Его литературная деятельность началась с 1842 года, когда он стал помещать в «Москвитянине» (в отделе критики) небольшие рецензии и заметки. Но уже с 1846 г. он помещает свои исследования в «Чтениях Моск.Общ. истории и древностей российских«; его труды касались довольно разнообразных предметов, например, монетной системы в древней Руси, военной организации в Московском государстве, летописей и т. п.
За ученые заслуги Беляев 3 июня 1846 года был избран в действительные члены Общества истории и древностей, а с 1848 года, после увольнения О. М. Бодянского (профессора Университета и секретаря Общества), он был трижды избираем в секретари Общества; в этом звании он состоял до 1858 г., когда Бодянскому открылась возможность занять свое прежнее положение. Беляев вместо закрытых «Чтений«стал издавать под своей редакцией «Временник» по плану, им разработанному и одобренному Обществом.Он проредактировал 25 книг «Временника«. В них Беляев помещал и свои многочисленные исследования по самым разнообразным историко—юридическим вопросам, здесь же им были изданы очень многие важные памятники древности.
22 апреля 1848 г. Беляев был избран в члены Одесского Общества истории и древностей, а 29 декабря 1850г. — Имп. Русского Географического Общества. Беляев был также членом Археографической Комиссии и Общества Любителей Естествознания, где потом был председателем Антропологического Отдела.
В 1858 г. Беляев защищал в Московском Университете диссертацию на степень магистра: «О наследстве без завещания по древним русским законам до Уложения царя Алексея Михайловича«, М., 1858 г. Факультет о его работе дал очень лестный отзыв. Вскоре же (в 1860 г.) Беляев получил степень доктора за другое свое исследование: «Крестьяне на Руси. Исследование о постепенном изменении значения крестьян в русском обществе«, М., 1860 г.
В то же время, начиная с 1850—х гг., он участвовал во многих славянофильских изданиях: «Москвитянине«, «Русской Беседе«, «Дне«, альманахах и «Московском Сборнике«, а также и в других весьма многочисленных повременных изданиях. Здесь, например, Беляев принимал горячее участие в известном споре славянофилов и западников о сельской общине (см. его статьи в «Русской Беседе«).
После исследования о крестьянах Беляев задумал обширный труд, где хотел представить всю русскую историю в ее целости, преимущественно с бытовой и правовой стороны. Труд этот — «рассказы по русской истории«; ими с особенной любовью занимался автор в продолжение более 10 лет. Но работа осталась далеко незаконченной: были выпущены только 4 книжки (последняя оканчивается историей Северо—западной Руси до Люблинской унии), так что автору не удалось даже более или менее обстоятельно выяснить роль Москвы, этой, по мнению славянофилов, колыбели исконно русских начал.
Наряду с главным трудом Беляев в то же время занимался разработкой и других вопросов науки, помещая свои исследования в «Православном Обозрении«, «Душеполезном Чтении«, «Русской Старине«, «Известиях Академии Наук«, «Русском Вестнике«, «Журнале Министерства Юстиции«, «Юридическом Журнале«, «Зрителе«и др. Во время своей литературной деятельности Беляев напечатал многочисленные разборы сочинений:Гладкова, Горчакова, Забелина, Иванишева, Лешкова, Осокина, Павлова, Погодина и др. Таким образом, в научной деятельности Беляева можно различать три периода:
1) Первый период до 1856 г. ознаменовался рядом статей по разным историко—юридическим вопросам, преимущественно из московской эпохи;
2) со времени известного спора о сельской общине внимание Беляева склонилось в сторону разрешения важнейших практических вопросов (статьи об общине, Крестьяне на Руси) связанных с отменой крепостного права; так в исследовании о крестьянах проводились две главные мысли, в то время боевые: а) крестьянам с самых давних пор принадлежало право на владение землей, б) они владели землей на общинных началах;
3) с 1861 г. Беляев занят работой по общей русской истории в ее целом.
По своему научному направлению Беляев принадлежал к школе славянофилов. Он был в самых дружескихотношениях с Хомяковым, Аксаковыми и Киреевскими. Славянофильские тенденции всегда сквозили в его работах. По словам Барсова, из всех лиц, принадлежавших к славянофильской школе, никто так тщательно не воскрешал былого, никто так ревностно не допрашивал духа жизни в его истории, в старине, как Беляев. Следует заметить, что Беляев в угоду своим излюбленным славянофильским идеям нередко произвольно обращался с фактами, одни втискивая в рамки своих теорий, другие игнорируя. В его трудах вообще незаметно строгой точности и ясности. Несмотря на юридическое образование, Беляев был скорее историком, чем юристом; его юридические понятия не отличались особенной точностью и правильностью. Громадная начитанность нередко подавляла его, так что он не мог систематически разобраться в вопросе своего исследования. Чисто русская разбросанность в Беляеве сказывалась в том, что он брался за самые разные вопросы русской истории и написал бесчисленное количество статей из разных областей исторической науки, так что был прав Погодин, когда советовал ему не разбрасываться, а сосредоточиться на одном каком—либо предмете. Но при всем том Беляев был истинным тружеником науки и, если не сделался первоклассным ученым, все же оказал науке весьма важные услуги как своими исследованиями, так и изданием многих важнейших памятников древности.
Беляев в течение многих лет ревностно занимался собиранием книг, древних рукописей и отдельных актов. После него осталась довольно значительная библиотека. Она состояла из 2425 тт. исторических иисторико—юридических книг, из собрания летописей, сборников, хронографов, разнообразных актов, книгразрядных, расходных, дел приказных и т. п.; всего в этом собрании было 257 номеров памятников древнего периода (1404—1613 гг.) и до 2½ тысячи актов более позднего происхождения (1613—1725 г.). «Коллекция эта — единственная в своем роде, имеет кроме историко—юридического значения, высокий палеографический и дипломатический интерес«. Она была приобретена Московским Румянцевским Музеем, где и хранится. Скончался в 1873 году, похоронен на Даниловском кладбище.
