Działalność naukowa W wieku 20 lat opracował genealogię swojej rodziny. W Amiens poświęcił się studiom historycznym. Ponoć nawet w dniu swojego ślubu poświęcił im 6 lub 7 godzin. W 1657 wydał swoją pierwszą pracę historyczną. W 1668 z powodu epidemii opuścił Amiens i pojechał do Paryża. Tam zaprzyjaźnił się z Léonem d’Hérouval, uczonym o podobnych zainteresowaniach, który wspierał go w następnych dziesięcioleciach. Du Cange zrezygnował z zatrudnienia sekretarza i pisał wszystko własnoręcznie.
Charles du Fresne opracował obszerne słowniki języka łacińskiego Glossarium ad scriptores mediae et infimae latinitatis i greckiego. Oba są nadal wykorzystywane przez naukowców. Ważnym dziełem jest również Historia Bizancjum (Historia Byzantina), która składa się z topografii Konstantynopola („Constantinopolis Christiana”) i genealogii rodów bizantyjskich („De familiis Byzantinis”). Wydał Historię Jana Kinnama, Kronikę Zonarasa i Chronicon Paschale, ale zaopatrzył te wydawnictwa, tak jak i uprzednio opublikowane przez Poussina dzieła Anny Komneny i Nicefora Bryennosa, wyczerpującym komentarzem. Jednocześnie prowadził wielostronne, na niesłychanie szeroką skalę zakrojone badania z zakresu historii, filologii, genealogii, topografii i numizmatyki.