Karl Schwarzschild war ein Ausnahmewissenschaftler. Erstaunlich an seinem Werk ist nicht nur die thematische, sondern auch die methodische Vielfalt. So publizierte er Beiträge zur beobachtenden Astronomie und über Experimente ebenso wie über die Instrumentierung und das Arbeiten mit Daten. Seine große Leidenschaft galt jedoch der theoretischen Physik und der Mathematik, die er mit einer beeindruckenden Souveränität beherrschte. Nach seinem Vorstellungsvortrag bei der Preußischen Akademie der Wissenschaften beschrieb ihn Max Planck in seiner Erwiderung als "durchdrungen von der Überzeugung, daß weder die Astronomie noch die Astrophysik sich genügend vielseitig fortentwickeln kann, wenn man nicht ihre Beziehungen zur allgemeinen Physik und Chemie derart pflegt und fördert, daß sie mit jenem zu einem einzigen Ganzen zusammenwächst, dessen Teile sich gegenseitig ergänzen und stützen".

Das Gesamtwerk von Schwarzschilds wissenschaftlicher Tätigkeit erstreckt sich über rund zwei Jahrzehnte und reicht von einer Untersuchung zur Himmelsmechanik über Arbeiten zur experimentellen Fotometrie, geometrischen Optik, Sonnen- und Sternphysik sowie zur Stellardynamik und Stellarstatistik bis hin zur allgemeinen Relativitätstheorie. Auch zu anderen Bereichen der Physik, der Elektrodynamik und der Quantenphysik, leistete Schwarzschild signifikante Beiträge.