Estudià dret a la Universitat de Barcelona i s’hi llicencià, però ja des del començament de la seva activitat pública es constatà que no pensava dedicar-se a l’advocacia. El 1869, essent agregat a l’ambaixada espanyola a París, començà a col·laborar en la premsa catalana com a corresponsal d’El Telégrafo. Tornat a Barcelona, conegué Josep Antoni Buxeres (1820-1884), jurista i escriptor, que determinà la dedicació de Coroleu al món de la investigació històrica. Buxeres fou el fundador de l’Associació Rural Catalana, el 1874 defensà la Restauració però des de plantejaments regionalistes i incità Coroleu a la investigació de l’Arxiu de la Corona d’Aragó; fruit d’aquesta iniciativa, i en col·laboració amb Josep Pella i Forgas, és l’obra Las cortes catalanas (1876). Aquest llibre tingué una influència capital en la historiografia catalana perquè representà el desvetllament dels estudis històrics catalans, i encetà una nova tendència historiogràfica.També en col·laboració amb Pella i Forgas, escriví Catalunya Francesa (1876), Lo sometent (1877) i finalment, el 1878, el que seria el fruit més important del treball conjunt amb Pella: Los fueros de Cataluña, obra fonamental i encara de consulta gairebé imprescindible per a les qüestions relatives al constitucionalisme català.
De fet, caldria estudiar Las cortes... i Los fueros... com les dues parts d’un mateix propòsit. Ambdues obres segueixen una metodologia semblant: al costat d’una descripció exhaustiva de legislatures, personatges, normes i tot un seguit d’elements de caràcter positiu, hi ha l’esforç d’establir un estudi sistemàtic de les institucions catalanes comparades amb constitucions i institucions semblants de la resta de nacions, inclosos els règims forals de Navarra i del País Basc. Aquest destacat esforç s’incrementa en el segon llibre, on Coroleu intenta donar a tot l’estudi una imatge de conjunt de les lleis catalanes, historiant-les a manera de procés constitucional modern.
En el preàmbul de Las cortes catalanas es destaca com una de les seves intencions «hacer el análisis y la historia de la institución que más poderío y libertad proporcionó a nuestros antepasados, hoy que todos consideran como extraordinarias novedades todas las teorías que llevan el sello y la traza de extranjera moda». Metodològicament l’obra es divideix en dues grans parts, totes dues estructurades en quatre capítols, per bé que la primera se sistematitza temàticament i en la segona impera l’ordre cronològic, fent un recorregut sobre les diferents corts reunides, des del 1283 fins a la darrera del 1713, i amb el quart capítol dedicat a l’abolició de la Constitució catalana.
Los fueros de Cataluña nasqué d’un doble interès: d’una banda, integrar la història de Catalunya i el seu constitucionalisme dins la història d’Espanya (defugint la relació història d’Espanya = història de Castella), i, de l’altra, fer una separació entre la pèrdua de l’Estat i la pèrdua de les llibertats (la primera, a mans de Felip V, i la segona, molt més important, de resultes dels atacs i la destrucció del dret i la llengua, que, segons els autors, fou producte de l’acció dels «desatentados políticos del siglo XIX».
La història del constitucionalisme català s’enceta assenyalant la diferència entre fuero (amb el seu caràcter de carta atorgada) i constitució (pactada entre les parts i que compromet ambdues en el seu acatament). Cada un dels capítols de l’obra, encapçalat per un títol, conté diversos articles construïts com si fossin parts d’un cos constitucional que sintetitzen el pensament i el cos legislatiu català sobre diferents aspectes, des del territori que comprèn la nació catalana fins a la seva religió establint les comparacions necessàries amb constitucions d’arreu del món. N’és especialment significatiu el títol primer, article primer quan assenyala: «La Nación Catalana es la reunión de los pueblos que hablan el idioma catalán. Su territorio comprende: Cataluña, con los condados de Rosellón y Cerdaña, el reino de Valencia y el reino de Mallorca.»
Aquests dos treballs marcaren definitivament el tarannà de Coroleu com a historiador i alhora li donaren un prestigi que utilitzà en la seva vida pública. Provinent del federalisme, encara que mai no hi milità, el 1882 fou un dels fundadors del Centre Català i mai no deixà la seva militància catalanista. Així, el 1892 intervingué en l’Assemblea Catalanista de Manresa redactant la ponència sobre organització municipal. Aquesta militància no li feu arraconar la seva tasca d’historiador, amb una clara especialització en el dret feudal i constitucional a l’Edat Mitjana. Un dels seus treballs més destacats fou la recuperació i publicació de textos cabdals d’aquest període, com els Dietaris de la Generalitat de Catalunya, comentats a La Vanguardia, i les Cròniques de Desclot, Muntaner i Pere III, publicades en 1885-86 per encàrrec de l’Academia de la Historia. També en La Vanguardia publicà (1889) un seguit d’articles que adquiriren la forma de novel·la històrica (Memorias de un menestral de Barcelona), en els quals descriví la vida a Barcelona entre la guerra del Francès i la revolució del 1854.
Altres títols notables de l’autor són: El feudalismo y la servidumbre de la gleba en Cataluña (1878), Claris i son temps (1878), Historia de Villanueva y Geltrú (1878), Las supersticiones de la Humanidad. Estudio histórico y comparativo (1880-81), Historia de Granollers (1881), Prim (1885), La leyenda de los cielos. Exposición razonada de las creencias religiosas y de las teorías científicas que profesaron los pueblos antiguos (1885), El problema social en los pueblos antiguos en la Edad media y en la Moderna (1885-86), Barcelona y sus alrededores...(1887), Los Fueros de Cataluña y la sociedad política moderna (1888, discurs), El Ateneo Barcelonès (1889) i América. Historia de su colonización, dominación e independencia (1894-96).