W jego pracach dominuje tematyka baskijska widoczna w publikacjach: Materiales para una historia de la lengua vasca en su relación con la latina (1945), Los pueblos del norte de la Península Ibérica (1943), La vida rural en Vera del Bidasoa (1944), Los vascos. Etnología (1949), Vasconiana. De Historia y Etnología (1957) y Etnografía Histórica de Navarra (1971), Los Vascos y la Historia a través de Garibay (1972). Drugim tematem są prześladowane mniejszości religijne i etniczne: Estudios saharianos (1955), Los moriscos del Reino de Granada (1957), Razas, pueblos y linajes (1957), Las brujas y su mundo (1961), Vidas mágicas e Inquisición (1967), El señor inquisidor y otras vidas por oficio (1968), Inquisición, brujerías y criptojudaísmo (1970) y Los judíos en la España moderna y contemporánea (1961).
Tworzył również scenariusze do filmów dokumentalnych w reżyserii jego brata Pío Caro Baroja na temat zanikających zwyczajów na terenie Hiszpanii w ramach wspólnej firmy producenckiej Documentales Folklóricos de España.