В последние годы П.С. Казанский трудился над составлением подробного Жития Сергия Радонежского, память которого особенно чтил, но не успел закончить. Ценным источником по вопросам церковной жизни являются письма (1859–1877 гг.) П.С. Казанского брату, архиепископу Платону (Фивейскому), представляющие «летопись современных событий, преимущественно в сфере церковной» с обширными комментариями П.С. Казанского. Смерть архиепископа Платона в мае 1877 г. потрясла П.С. Казанского, приблизив и его кончину. 16 февраля 1878 г. П.С. Казанский был похоронен на академическом кладбище рядом с могилой А.В. Горского. В академическом храме заупокойную литургию служил ректор Московской духовной академии епископ Уманский Михаил (Лузин) вместе с ректором Вифанской духовной семинарии протоиереем Филаретом Александровичем Сергиевским, родным братом П.С. Казанского священником Михаилом Симоновичем Боголюбским, духовником иеромонахом Иеремией и приходским священником М.П. Багрецовым. Отпевание почившего совершил епископ Михаил (Лузин). Обширная библиотека П.С. Казанского поступила в Вифанскую духовную семинарию. Научно-литературные труды П.С. Казанского относятся преимущественно к области церковной истории. Оценивая его вклад в развитие церковно-исторической науки, Е.Е. Голубинский «усваивал» его трудам «достоинство полноты изучения предметов и самостоятельности их исследования», считая «одним из предначинателей критики». Основные сочинения П.С. Казанского по истории восточного и русского монашества сначала были напечатаны в виде статей соответственно в 1845 и 1850 гг., затем вышли отдельными изданиями. П.С. Казанский намеревался довести описание до Нового времени, но не осуществил свой замысел. «Живой интерес предмета, любовь, с какою автор излагает его, обилие исторических сведений и глубокое назидание составляют достоинства этого труда. Главный недостаток в том, что г. Казанский преимущественно занимается жизнеописанием лиц и мало обращает внимания на самую историю монашества», – отмечал в рецензии на «Историю восточного монашества» литературовед Александр Николаевич Пыпин. В «Истории русского монашества» (с XI по XIV в.) П.С. Казанский описал жизнь древних подвижников как образец истинного монашества в назидание современникам. По его признанию, обращение к истории монашества было вызвано размышлениями о современном состоянии учёного монашества, а также намерением принять постриг.