《三国志注》的不朽还在于它开创了史注新法。在裴松之以前，注家大多以采取解释音义、名物、地理、典物等方法为史书作注。如马融、郑玄注《尚书》，贾逵、服虔、杜预注《左传》，贾逵、韦昭注《国语》，高诱注《战国策》，徐广注《史记》，服虔、应劭、韦昭、晋灼、蔡谟注《汉书》等。而裴松之的注文，不仅包括上述内容，而且增加补阙、备异、惩妄、论辩等名目，遂为注书开创了一种更加完备的体例。注书的目的是为了保存和提供史料，而且这些史料都经过了注家的精心审核，从而使人能够较多地了解历史真象。无疑，这样注史是一种很好的方法。清人钱大昭认为注史与注经不同，注史应以达事为主，叙事不清，训诂再精也解决不了问题。他称赞裴松之注书博引载籍，增广异闻，是是非非，使天下后世读者昭然可见。但这样注史颇费功力，除注家精通原书外，还要熟悉其他史籍，并对历史事件、历史人物有自己的研究与见解，有综合、分析、考据的能力。后世不少人仿效裴注的体例进行注史，如宋人王暤的《唐余录》、陶岳的《五代史补》、清人彭元瑞的《五代史记注》、吴士鉴的《晋书■注》，但其成就皆不及裴松之，大约和不具备上述的条件有关。
后人对《三国志注》的批评，主要是指斥它的“烦芜”。这些指责虽有偏激之处，但裴注的杂采之弊确实存在。尤其是将一些荒诞不经的事情，凭空阑入，把注文弄成非驴非马，不伦不类。如《明帝纪》在公孙渊为大司马乐浪公下，裴注引《世语》曰“汉故度辽将军范明友鲜卑奴，年三百五十岁，言语饮食如常人”。又引《博物志》说：“京邑有一人，失其姓名，食啖兼十许人，遂肥不能动。”又引《傅子》说：“太原发冢破棺，棺中有一生妇人。”
裴注虽以博详称著，但仍有不少遗漏之处。清人赵翼曾列举了一些例证，说明陈书失载的一些重要史实，裴注也未补入。另外，陈书中还有六十一篇本传或附传，通篇无注，甚至包括不少重要的政治、军事人物。
在写成《三国志注》以后，裴松之先后出仕过永嘉太守、通直散骑常侍、南琅邪太守。元嘉十四年（437），裴松之六十五岁，致仕。不久，又拜中散大夫、领国子博士，后进位于太中大夫。
元嘉二十五年（447），参与修撰本朝历史的著名学者何承天病故，宋文帝命令裴松之继续何承天的工作。到元嘉二十八年（451），他尚未动笔，却因病去世，终年八十岁。
裴松之一生的著作，除《三国志注》外，还有《晋纪》。据《隋书·经籍志》记载，《裴氏家传》四卷、《集注丧服经传》一卷、《裴松之集》十三卷都是他的著作。此外，《文苑英华》卷七五四，又讲他还写过《宋元嘉起居注》六十卷，这是元嘉十二年（435）开始奉命修撰的著作。
裴松之的儿子裴骃，官至南中郎参军，著有《史记集解》一书，为现存《史记》三家注中最早的一种。曾孙裴子野，翦裁刘宋一代史料，写成编年体的《宋略》一书，曾得到刘知几的赞赏。
