董作賓自重慶回到李庄，被傅斯年訓斥一番，自知理虧，不敢嘴硬，又開始蟄居李庄板栗坳幾間房子里，在屈萬里與自己指導的研究生李孝定，以及剛從李庄中學新招收的見習生劉淵臨等人協助下，將所有的精力投入到《殷墟文字乙編》與《殷歷譜》的編製之中。為全力支持這項工作，傅斯年特批，由戰時首都重慶買來一盞煤油燈和一皮桶「洋油」，專 供董作賓與助手開夜車使用，其他研究人員只能使用桐油燈，並規定不得到董氏處以各種理由「抹油」。因桐油燈煙大光暗，每到夏天很難適應，一到悶熱難熬的晚上，許多人就跑到牌坊頭借著董作賓工作室映出的光亮聊天，而董作賓伏案與彎腰弓背翻檢找尋材料的身影，連同額頭上不時滾動著的汗珠一併映於眾人的眼帘。面對此情，外面的聊天者不得不一次又一次地壓低聲音，以免驚動這位辛苦做工的「老天爺」（南按：因董作賓對同事說話，一開口就老天爺如何如何，青年研究員就給他偷偷起了一個「老天爺」的綽號）。
董作賓著手進行的《殷墟文字乙編》，主要是對殷墟最後三次發掘（第13次至15次）所得甲骨文進行整理著錄。殷墟的後三次發掘共出土有字甲骨18405片，其中最主要的是在小屯北地YH127坑出土的一整坑有字甲骨。當時在工地清理不便，連泥帶土運到南京史語所住地——北極閣大廈整理。在董作賓的領導下，由胡福林與所內技工關德儒、魏善臣等經過8個月的努力方告完成，共清理出有字甲骨17096片——這是殷墟發掘以來在甲骨文搜集方面最大的收穫。「過去，傳世所得甲骨大多支離破碎，學者們據此難以確知甲骨的『全豹』。而現在，只此一坑就有完整大龜三百多版，再加上綴合材料就更多了。因此學者眼界大開，思路廣闊了。」
按照原計畫，由董作賓主持編纂的《殷墟文字乙編》（以下簡稱《已編》）共分上、中、下三輯，在李庄期間，完成了上、下兩輯，分別於1948年和1949年出版。第三輯在複員回南京後編成，1953年於台北藝文印書館出版。《乙編》編排體例與《甲編》相同，但所收甲骨文要多出幾倍，共收入帶字甲骨9105片，「所收材料，超過《甲編》的四倍以上，出土的坑位簡單明晰；內容新穎而且豐富，研究的價值，也遠在《甲編》之上」。《甲編》的問世，是董作賓、屈萬里等人在甲骨學上所作出的又一項具有劃時代意義的偉大貢獻，正如甲骨學者孟世凱所言：「這種考古學方法著錄甲骨的新體例，是甲骨學史上的創舉。它不僅體現了近代田野考古學方法引入甲骨學研究領域取得了輝煌成果，也為以後著錄科學發掘所得甲骨文提供了範例。」
就在主持編撰《甲骨文字乙編》的同時，董作賓開始向傾注了十幾年心血的《殷歷譜》作最後衝刺。此前，董作賓嘗浩嘆：「殷周年代，乃古今史學界一大疑案，兩千餘年以來，異說孔多，懸而不決。並世治史者咸避而不談，或談而不能有所定，定於一說者即不免有謬誤，實因年代之考定，必資歷術，歷術艱澀，鑽研為苦。而前人論述，各自成說，抉擇非易，無所適從也。」殷墟發掘之後，董作賓試圖通過甲骨卜辭透出的蛛絲馬跡考證殷商時代的曆法，由曆法再轉推確切的年代。自1931年在《安陽發掘報告》上發表《卜辭中所見之殷歷》開始，經過十幾年的艱苦努力，終於取得了可喜的成果。
按史語所後起之秀夏鼐的說法，在「甲骨四堂」中，羅、王、郭「三堂」皆沒有田野考古發掘的經驗，無法利用地層學知識斷代，只能算「室內考古學家」，所取成績也就相對有了無法彌補的缺憾。而董作賓是親自參加過8次安陽殷墟系統發掘的甲骨學者，是名副其實的響噹噹的田野考古學家，對於甲骨文字的斷代和研究自然就較其他「三堂」更有科學根據，看問題的眼光也更勝一籌，所取得的成就在前三位之上也就成為一種必然。
1945年4月，董作賓在李庄板栗坳牌坊頭簡陋的斗室里，完成了在甲骨學史上具有里程碑意義的鴻篇巨製《殷歷譜》，並在傅斯年熱切關照下於同年在李庄鎮石印出版。由於受當時條件的限制，這部「合情、合理又合天」的皇皇巨著只印了200部，每部都有編號，成為一種特殊時代的珍貴見證。
《殷歷譜》在李庄成稿後，在出版印刷之前，董作賓專門複印一份寄往時在成都燕京大學任教的史學大師陳寅恪求教。陳氏在回覆中對董氏的創見性成就表示了充分肯定：「大著病中匆匆拜讀一過，不朽之盛業，惟有合掌讚歎而已。改正朔一端，為前在昆明承教時所未及，尤覺精確新穎。冬至為太陽至南回歸線之點，故後一月，即建丑月為歲首，最與自然界相符合。其次為包含冬至之建子月，周繼殷而以子月代丑月為正月，亦與事理適合。」接下來，陳寅恪以廣博的學識，針對著作中一些具體問題和歷史中的迷惑不解之處談了自己的看法：「若如傳統之說，夏在商前何以轉取寅月為正月似難解釋。故周代文獻中，雖有以寅月為正之實證，但是否果為夏代所遺，猶有問題也。豳風七月詩中曆法不一致，極可注意，其『一之日』，『二之日』，是『一月之日』，『二月之日』之舊稱否？又與左傳孔子『火猶西流，司歷過也』參校，則疑以寅月為正，乃民間歷久而誤失閏之通行曆法。遂『托古』而屬之夏歟？」
董作賓接信後，對陳氏提出的疑問進行了慎密考證和修訂，使之更加完善。當《殷歷譜》在李庄石印出版後，陳寅恪閱畢，以驚喜之情再次致信董作賓，盛讚說：「抗戰八年，學術界著作當以尊著為第一部書，決無疑義也。」一生堅持「獨立之精神，自由之思想」的陳寅恪，為人處世從沒有郭沫若般油滑與阿諛曲從、見風使舵的毛病，真正是按他所倡導的「士之讀書治學，蓋將以脫心志於俗諦之桎梏，真理乃得以發揚」這一標準入世為學。此次對董著的評價，當是發自內心的一片摯誠。或許，正是得益於像陳寅恪這樣有風骨與識見的學術大師的追捧喝彩，才令學術界上層和最高當局決定予以公開表彰，以彰顯抗戰以來中國學者堅強不屈的意志和在學術文化上的偉大貢獻。這部大著上報後，在重慶的蔣介石親自簽發了嘉獎令：
中央研究院朱院長勛鑒：
三十四年七月四日呈悉，董作賓君所著《殷歷譜》一書，發凡起例，考證精實，使代遠年湮之古史之年曆，爬疏有緒，脈絡貫通，有俾學術文化，誠非淺顯，良深嘉勉，希由院轉致嘉勉為盼。
中正午養侍秘後來的歷史不斷檢驗證明，無論是傅斯年、陳寅恪，還是朱家驊、蔣介石，對董作賓工作成就的肯定和對這部著作的讚譽、嘉勉，當是公道和公允的。半個世紀之後的1995年，即抗戰勝利五十周年之際，張光直在他晚年的一篇重要論文《抗戰與學術研究——紀念抗日戰爭勝利五十周年》中指出：「事實上，從一九三七年到一九四五年，也是產生中國人文社會科學重要著作的時代。例如，我的老師董作賓先生在這段期間完成的重要著作《殷歷譜》，對於中國的考古學界而言，是一本開天闢地、創造出一個新局面的著作。」張氏的這一評價，台灣學者吳興文認為「這雖然不完全是蓋棺論定的全盤總結，不過我們可以看出，張光直『吾愛吾師，吾更愛真理』的學子本色以及實事求是的為學精神，足為後人留下典範」。
當然，面對陳寅恪、李濟等學界大腕的讚譽甚至最高當局的嘉勉，董作賓不再像當年郭沫若初次吹捧自己時那樣激動亢奮與心中無數了，他對此表現出了少有的冷靜、老成與謙虛。言及此事，董氏認為：「《殷歷譜》這部書，雖然我曾下過十年研究功夫，在四川李庄，手寫了一年又八個月，印成了四大本，連圖表共佔有70萬字的篇幅。在我看這算不得一回事，這只是『甲骨學』里研究方法進一步的一個小小的嘗試。」然而這個小小的嘗試又是何其艱難，「全書之寫印，實系初稿。有時公私瑣務蝟集，每寫一句，三擱其筆；有時興會淋漓，走筆疾書，絮絮不休；有時意趣蕭索，執筆木坐，草草而止。每寫一段，自助覆閱，輒搖其首，覺有大不妥者，即貼補重書，故漿糊剪刀乃不離左右。個中甘苦，只自知之」。
董氏著述之甘苦，不只是自知，作為一所之長的傅斯年，親眼目睹了董作賓治學經歷與生活之苦，深得其中況味。在為這部大著撰寫的序言中，傅氏滿含深情地說道：「《殷歷譜》者，吾友董彥堂先生積十年之力而成之書也。彥堂天資高邁，精力過人。十載兵戈，飄泊於西南大地之間，此譜耗其歲月約三分之一，若四之一，然彥堂一人每日可為之事當常人三四，故若他人為之，即才力相若，不窺園亭，亦或須一紀，此其所以使友朋輩無不羨妒者也。」又說：「雖然，彥堂之治甲骨學將近二十年，此將二十年之月日，皆與余共事中央研究院，余目睹當世甲骨學之每一進步，即是彥堂之每一進步……今彥堂之書，無類書之習，絕教條之科，盡可見之卜辭而安排之，若合符然，其工夫有若門德勒也夫之始為原子周期表，而其事尤繁矣。」
在序