В изложении событий эпохи Римской республики основными источниками Диона Кассия Кокцеяна были младшие анналисты и монументальный труд Тита Ливия, дополненные сведениями Полибия, Дионисия Галикарнасского и Плутарха. Описывая события времён империи, Дион Кассий Кокцеян пользовался трудами Тацита и Светония, а также мемуарами императоров Августа, Адриана и Септимия Севера. Как исторический источник исследователи считают наиболее ценными последние книги «Римской истории» с описанием современных автору событий конца II –  начала III в. Дион Кассий Кокцеян, обладавший огромным политическим опытом, был серьёзным и добросовестным историком, стремился не только собрать все доступные ему источники, но и тщательно проанализировать ход событий, их внутреннюю связь, составить независимое суждение о политических деятелях, партиях, ходе военных действий и т.п. В повествовании он не придерживался строго хронологического порядка, часто группируя события по географическому признаку или по причинно-следственным связям. Главным литературным образцом для него стал Фукидид. Дион Кассий Кокцеян старался писать древним (аттическим) языком, однако исследователи находят у него много латинизмов, что отражает общее состояние греческого языка в период наибольшего влияния на него римской государственно-правовой традиции. По мнению исследователей, изложение Диона Кассия Кокцеяна подробное, отличается большой точностью и художественной силой. В целях достижения максимальной выразительности он стремился к драматизации рассказа, широко пользовался риторическими приёмами, что исследователи отчасти называют недостатком его произведения. Большое место в истории Диона Кассия Кокцеяна занимают многочисленные речи, якобы произносившиеся различными действующими лицами в разные моменты. В такой форме, как было свойственно античной историографии, автор свободно высказывает собственные суждения. Подобно античным писателям, Дион Кассий Кокцеян основывает свою оценку исторических событий и деятелей на морально-этических соображениях. Важное место в его сочинении занимают предсказания, сны и чудеса, во многом отражающие религиозные представления греко-римского общества его времени. Труд Диона Кассия Кокцеяна сыграл большую роль в возрождении греческой исторической литературы в позднеантичную эпоху, оказал влияние на христианских историков и хронистов, в том числе на Евсевия Кесарийского. В позднеантичную и византийскую эпоху для грекоязычной христианской культуры Восточного Средиземноморья труд Диона Кассия Кокцеяна стал главным источником знаний об истории Рима, наследником которого считала себя Византийская империя.