这次大规模校书行动，起初由刘向总揽全局，并具体负责整理六经、诸子、诗赋三类图书，步兵校尉任宏、太史令尹咸、侍医李柱国分别校理兵书、数术、方技三类图书。同时聘请刘歆、杜参、班斿等学有专长的青年学者协助工作。刘向从河平三年到逝世的二十余年，主要精力萃聚于此。刘向死后，哀帝命刘歆继承父业，主持其事，直至全部完成。
刘向父子先后主持的这次校书事业，取得了很大成功。经过他们父子数人几十年的努力，大批散佚图书复其旧观；无数残篇断简，聚成完璧；众多尘封虫蠹秘籍，传世行远。这在中国文化史上是值得大书特书之事。
他们的校书实践和理论总结，在历史文献学上有筚路蓝缕之功。
他们校书的第一步是整理定本。这一工作有较适当的规程，归纳起来，约有数端：
1．广求异本，择善而从。古书写本众多，差别较大，要想整理出可读的善本，广罗异本、积累丰富校勘材料是必要的前提。从现存刘向校书的叙录中，可知他们参校版本之多。《管子书录》曰：“臣向言：‘所校雠中《管子书》三百八十九篇，大中大夫卜圭书二十七篇，臣富参书四十一篇，射声校尉立书十一篇，太史书九十六篇，凡中外书五百六十四篇以校。’”[48]以公私所藏大量异本进行对勘，使校勘质量得到一定保证。
2．去复补缺，整齐篇目。校书中版本众多，出入很大，其中各书篇章有很多彼此重复者，也有不少此有彼无者。他们对此进行了整理错乱，去除重复，互补缺篇的工作。从《晏子叙录》中，可了解这一工作的梗概：“凡中外书三十篇，为八百三十八章，除重复二十二篇，六百三十八章，定著八篇，二百一十五章。外书无有三十六章，中书无有七十一章，中外皆有，以相定。”[49]古书往往单篇独立，不相联系，有的虽连缀成书，却无有篇目，或次序杂乱。刘向等人在校定篇章的基础上，也做了条别篇目，排列目次的工作。对于《晏子》，他们排定《内篇·谏上》为第一，至《外篇·不合经术者》为第八。对于《礼记》，定《乐本》为第一，至《窦公》为第二十三。现代目录学家姚名达评述：“此种化零为整，分疆划域之工作，实使流动不居，增减不常之古书，凝固为一定之形态。”[50]
3．校正文字，补足脱简。刘向校书技术已很成熟，他自言其方法为：“一人读书，校其上下，得谬误为校；一人持本，一人读书，若怨家相对，故曰雠也。”在校雠中发现误字则予以改定，发现脱简则一一补足。
4．命定书名，缮写定本。当时所藏各书，不但篇简错乱，书名也紊杂无绪。对书同名异者，他们于校定篇章文字后，废弃异号，确定新名。如《战国策》：“本号或曰《国策》、或曰《国事》、或曰《短长》、或曰《事语》、或曰《长书》、或曰《修书》。臣向以为战国时游士辅所用之国之为策谋，宜为《战国策》。”[51]虽有简策，而无书名者，刘向则于编辑之后，予以命名。上述工作之后，就是杀青、缮写了。他们在最后定本时也很慎重，“皆先书竹，改易刊定，可缮写者，以上素也”[52]。在竹本上改正无误后，才缮写上帛成为定本。
此外，他们的校理工作，还包括辑佚、辨伪等项内容，对于文献学的发展也有很大影响。
在校正定本的基础上，他们为便于管理使用图书，又进行了“每一书已，向辄条其篇目，撮其指意，录而奏之”[53]的撰写叙录和分类编排图书目录，以辨章学术，考镜源流的工作，创立了古代目录学的基本格局。
叙录就是书目解题，主要是介绍作者，略述全书大旨，起到指导阅读的作用。对刘向撰写叙录的义例，姚名达在《中国目录学史·溯源篇》作了概要的评述：
