Первой работой Плиния после его возвращения из Германии была "Книга о метании дротика с лошади", созданная, вероятно, на основании собственных наблюдений автора и его личного опыта. Несколько позже в бытность Плиния в Риме им была написана работа биографического характера, а именно "Жизнь Помпония Секунда в двух книгах", в память любимого командира и друга Помпония Секунда, недавно умершего. В 57 г. Плиний взялся за разработку исторической тематики и занялся историей войн с германцами, в результате чего были подготовлены 20 книг "Германских войн", написанных на основании материалов, собранных Плинием во время пребывания его в различных местах Германии. Здесь рассказывалось о военных операциях римлян против народов, живших по Рейну и Дунаю, и это произведение, как можно предполагать, представляло значительный интерес для своего времени, так как знаменитый историк Тацит упоминает его в числе источников, которыми он пользовался для своих "Анналов" и "Германии".
В правление Нерона, в годы ужасного террора, когда, по выражению Тацита, "бездействие было мудростью" ("Агрикола", 6), а, по свидетельству Плиния Младшего, "рабская угодливость сделала опасной всякое чуть-чуть свободное и смелое исследование" (III, 5, 5) — заниматься научными и литературными исследованиями надо было чрезвычайно осмотрительно. Плиний оставил работу над историей и выбрал для себя менее опасную область. В 67 г. он написал 8 книг "Сомнительных слов", труд чисто филологического характера. Это было сочинение, касающееся вопросов фонетики и морфологии латинского языка, широко использованное впоследствии римскими грамматиками.
К этому же времени относится и такое не дошедшее до нас произведение Плиния, как "Изучающий красноречие" (в трех книгах), вероятно какое-то наставление занимающимся искусством риторики. Проблемами преподавания и воспитания молодежи были заняты крупнейшие ученые того времени, и не исключена возможность, что Квинтилиан, называющий Плиния "ученым мужем" ("О воспитании оратора", II, 3, 143) воспользовался его трудом при создании знаменитого сочинения Institutio oratoria.
В 69 г., после вступления на престол Веспасиана, а позже в правление его сына Тита, Плиний при покровительстве обоих императоров вновь приступил к работе над историческими источниками, в результате чего появилась 31 книга A fine Aufidii Bassi. Он продолжил историю, начиная с того момента, на котором остановился Авфидий Басс, и в своей книге охватывал конец правления Клавдия, затем все правление Нерона и далее период до конца гражданской войны. Утрата этого труда, на который неоднократно ссылался Тацит в своих "Анналах" (XIII, 20; XV, 53) и в "Истории" (III, 29) является весьма значительной, как для римской истории, так и для более четкой характеристики политических взглядов самого Плиния. Будучи очевидцем большинства описываемых им событий, Плиний в этой работе, несомненно, должен был более открыто выявить свои политические взгляды и симпатии и со свойственным ему талантом дать яркую и живую картину своего времени.
К последнему периоду жизни Плиния относится и создание им в 77 г. единственного дошедшего до нас капитального труда — 37 книг "Естественной Истории".
"Естественная История" Плиния представляет собой античную энциклопедию всех существовавших тогда в Риме знаний по космографии, географии, медицине, ботанике, минералогии и другим естественным наукам.
Первоначально "Естественная История" состояла из 36 книг, но впоследствии книга XVIII была разделена на две книги, и таким образом до нас дошло уже 37 книг "Естественной Истории" Плиния.
Она начинается с посвященного Плинием любимому императору Титу "Предисловия", составленного в льстивых выражениях, обычных для того времени при обращении к императорам. Плиний перечисляет все заслуги нового императора, восхваляет его храбрость, доброту и приветливость по отношению к старым товарищам, что дает основание думать, что Тит и Плиний были вместе на военной службе.
"Естественная История" была задумана Плинием как попытка не только показать состояние античной науки, но и увязать ее практически с различными отраслями современной Плинию экономики: с горным делом, торговлей, сельским хозяйством и т. д. Плиний сам указывал, что его труд является новым для римской музы и предназначается для сельских хозяев и ремесленников. В основу классификации таких наук, как ботаника, зоология и т. п., Плиний кладет принцип полезности тех или иных растений или животных для жизни человека. Самый факт появления таких работ, как "Естественная История" Плиния или "Естественнонаучные вопросы" Сенеки, говорит о том, что естественные науки стали приобретать немаловажное значение в императорскую эпоху, а в связи с этим повысился интерес как к теоретической, так и к практической разработке отдельных вопросов естествознания.
После "Предисловия" в книге I дается указатель содержания и перечень источников, использованных Плинием для создания его труда.