Автор работ в области истории русского и старославянского языков, русской диалектологии, палеографии, этнографии, топонимики, ономастики, лексики, словообразования, этимологии.
Среди многочисленных научных достижений Соболевского — описание и датировка большого фонда восточнославянских рукописей, открытие второго южнославянского влияния, изучение диалектных особенностей древнерусских регионов, таких, как галицко-волынский и
древненовгородский диалект, открытие нескольких датирующих признаков в палеографии.