El título de su obra más conocida Ab Urbe condita libri, traducido como ‘Desde la fundación de la ciudad, deja claro que la intención del autor era contar la historia de Roma desde su fundación mítica. La obra se concibe como una descripción analítica (es decir, en “Anales”), típico modelo de la historiografía romana, en las secciones cronológicas marcada por grandes acontecimientos de cada año, como la elección de los cónsules, que se utilizan como puntos de referencia y la datación.
Tito Livio nos dice cómo incluso la falta de documentación previa al 390 a.C, en la época del saqueo de Roma por los galos, se volvió más imprecisa e insegura en la narración de los hechos más antiguos de la historia de la ciudad, que entonces se basó en buena parte de los relatos míticos como de los antiguos reyes.
Tito Livio compuso su obra inicialmente por 142 libros, de los cuales sólo 35 se conocen hoy en día que han sido conservados a lo largo de los milenios. La parte más conocida libros son los libros del 1 al 10 y del 21 al 45 (con grandes lagunas en los libros 40-45). Un fragmento (palimpsesto) del libro 91 fue descubierto en 1772 en la Biblioteca Vaticana, que contiene cerca de un millar de palabras.
Una epitome, compendio o resumen de todos los libros, fue compilado en el Imperio Romano y se conoce como Periochae. Su importancia para el estudio de Tito Livio es fundamental porque nos permite obtener alguna información sobre el contenido de libros perdido para nosotros. Un compendio de los libros de 37-40 y 48-55 fue descubierto entre los papiros de Oxirrinco.
Muchos autores romanos usaron el trabajo de Tito Livio una fuente, incluyendo Aurélio Vítor, Cassiodoro, Eutrópio, Festo, Floro, Liciniano y Paulo Orosio. Julius Obsequens utiliza la obra de Tito Livio, o una fuente con acceso a ella, para escribir sus prodigios, un relato de los hechos prodigiosos y sobrenaturales, que tuvo lugar en Roma del consulado de Escipión y Lelio (cerca de 453 ab urbe condita, esto es, cerca de 300 a.C) hasta el de Paulo Fabio y Quinto Elio Peto (742 ab urbe condita, esto es, 11 a.C).
Tito Livio escribió la mayor parte de su obra durante el reinado de Augusto, aunque algunos autores afirman que hoy era un partidario de la República y que deseaba su restauración. Sin embargo, dado que los libros que contienen la descripción de la final de la República romana y el surgimiento de Augusto no sobrevivió hasta nuestros días, no hay confirmación de esta afirmación y es una mera hipótesis.
Una digresión en el libro IX, artículos 17 a 19, sugiere que los romanos habían derrotado a Alejandro Magno, si hubiera vivido por más tiempo y si hubiera marchado hacia el oeste para atacar, lo que hace estas secciones el primer ejemplo de la historia alternativa y ficción histórica conocida en la literatura europea.