La seva obra pròpiament historiogràfica fou molt notable, sobretot pel caràcter pioner en l’estudi del nacionalisme polític. L’extensa Panoràmica del nacionalisme català (1975), en sis volums, és tot un clàssic i encara serveix com a llibre de referència (vg. historiografia del catalanisme posterior al 1936). Tanmateix, aquesta obra havia de ser el punt de partida d’un projecte més ampli, Catalanisme sense mites, que no acabà de realitzar. Alguns dels seus plantejaments teòrics principals, però, els exposà en els llibres d’assaig polític apareguts durant la dècada de 1970-80 i 1980-90. Els punts més innovadors que contingué aquesta panoràmica, a part de ser la primera visió de síntesi moderna, foren, en primer lloc, que fixà el punt d’arrencada del moviment al s. XVII; en segon terme, que establí un lligam de continuïtat entre el federalisme republicà del vuit-cents i el nacionalisme polític del segle següent; i, finalment, que rescatà de l’oblit la figura d’un teòric de talla: Josep-Narcís Roca i Farreras, pràcticament desconegut fins aleshores. Pel que fa al primer punt, Cucurull considerà que, si bé existí una clara idea de nacionalitat durant l’Edat Mitjana, fou arran de l’anomenada guerra dels Segadors i del consegüent procés de separació de la Corona d’Espanya, que emergí una primera formulació pròpiament nacionalista. No en va, vinculà el terme nacionalisme a l’existència d’una oberta reivindicació de la independència nacional. La validesa de la seva exposició s’ha vist ratificada actualment per historiadors que, tot i partir de plantejaments molt diferenciats (com és el cas d’A. Simon a Els orígens ideològics de la revolució catalana de 1640, 1999), han arribat a la mateixa conclusió.
Pel que fa a la noció de continuïtat entre federalisme republicà i nacionalisme polític (segon aspecte), ja feu un avançament de la seva hipòtesi en l’assaig Orígens i evolució del federalisme català (1970), on reivindicà l’aportació de Domènec Martí i Julià, Baldomer Lostau i Josep-Narcís Roca i Farreras. Fou aquest darrer, però, envers qui adreçà, al llarg de la seva vida, una investigació sistemàtica que no veié la llum sinó pòstumament, gràcies a l’elaboració que feu Toni Strubell del material que Cucurull aplegà: Josep Roca i Ferreres i l’origen del nacionalisme d’esquerres (2000).
Altres temes històrics tractats per Cucurull han estat les relacions entre Catalunya i Portugal, sobre les quals publicà Dos pobles ibèrics (1967) –resultat del contacte directe que establí amb la intel·lectualitat i la realitat portugueses–, i l’estudi del període republicà, iniciat amb La defensa de l’estatut d’autonomia de Catalunya (1976), que culminà amb la síntesi Catalunya, republicana i autònoma (1984). Un esment especial mereixen els assaigs polítics de base històrica: Consciència nacional i alliberament (1978), El fet nacional català a través de la història (1980), Catalunya, nació sotmesa (1981) i Llibertat per la democràcia (1986). Arran de la seva mort, Imma Albó publicà Fèlix Cucurull. La lluita per l’autenticitat (1987), on feu una semblança de l’autor i recollí la seva bibliografia completa.