早在20世纪中期，陈桥驿就写出历史时期宁绍地区森林变迁的论文，是我国开展历史时期植被变化研究的第一人。此后，他又开展了历史时期宁绍地区鉴湖兴废的研究。植被和水体的变迁，是历史自然地理研究的重要内容，陈先生这两方面的研究，引起学术界的广泛关注。因此，在20世纪70年代，竺可桢在主持编写第一版《中国自然地理》系列丛书时，其中的《历史自然地理》一书就特邀请陈先生参加。陈先生除了对全书的编写提出宝贵建议，还承担该书序言的撰写。在该序言中，陈先生为历史自然地理学作为一门学科的性质、任务、研究内容和研究方法等诸多重大问题作出回答，为我国历史自然地理学的发展奠定了基础。这是一篇在我国历史自然地理学科发展史上具有重要地位的文献。
此后，因承担该书主编的谭其骧先生患脑溢血，该书主编的重担就落在陈先生的肩上。陈先生在当时存在诸多困难和干扰的情况下，坚持将此书完稿。该书是我国历史自然地理学发展的一个重要里程碑。在国内外产生了重大影响。
陈先生对我国历史地理学的另一项重要贡献，是对宁绍地区历史地理的研究。陈先生很早就意识到，历史地理学立足于地，必须建立一块教学和科研的基地，经过仔细的研究和考察，他决定把基地建在离杭州不远的宁绍地区。绍兴是陈先生的故乡，也是他长期学术研究的对象，他的研究从绍兴走向宁绍平原，并以宁绍平原为基地走向全国。20世纪50年代，陈先生就对历史时期宁绍地区的自然要素和人文要素进行多方位的研究，包括河道变迁、湖泊变迁、植被变迁、城市历史地理、农业的历史等，还从全新世海岸线变化、海进和海退对宁绍平原环境的影响以及聚落的空间布局的变化等进行综合研究，他对宁绍地区历史地理的研究，是我国历史区域历史地理研究的典范。不仅对国内影响广泛，还蜚声国际，吸引了多位国外学者来到当时的杭州大学进行合作研究。
