Наукові праці Шмальгаузена присвячені питанню еволюційної морфології, експериментальної морфології, вивченню закономірностей росту, філогенії тварин тощо.
Основні з них:
Шмальгаузен И. И. Основы сравнительной анатомии позвоночных. Гос. изд. [1923]. VIII + 425 с (Книга выдержала 4 издания, последнее — в 1947 г.)
Шмальгаузен И. И. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. М.-Л. Изд-во академии наук СССР, 1938. 144 с.
Шмальгаузен И. И. Пути и закономерности эволюционного процесса. М.-Л. Из-во АН СССР. Напеч. в Москве 1939. 232 с.
Шмальгаузен И. И. Факторы эволюции (теория стабилизирующего отбора). М.-Л., Изд-во АН СССР, 16-я тип. треста Полиграфкнига в Москве, 1946. 396 с.
Schmalhausen I. I. Factors of Evolution: The Theory of Stabilizing Selection, Blakiston, Philadelphia (1949)
Шмальгаузен И. И. Кибернетические вопросы биологии / Под общ. ред. и с предисл. Р. Л. Берг и А. А. Ляпунова. Новосибирск, Наука, сиб. отделение. 1968. 224 с.
Шмальгаузен И. И. Вопросы дарвинизма: Неопубл. работы / ред.-сост. И. М. Медведева; Отв. ред. А. В. Иванов, Э. И. Воробьева; М. Наука, 1990 158 с.
Дзеверін І. Іван Іванович Шмальгаузен: (до 120-річчя від дня народж.) // Хімія. Біологія. — 2004. — № 22. — С. 3-11.
Мазурмович Б. М. Невтомний шукач // Невтомні шукачі.— К., 1975 . — С. 65-71.
Шмальгаузен Иван Иванович / Биологи: биогр. справ / Т. П. Бабий, Л. Л. Коханова, Г. Г. Костюк [и др.] // Биологи: биогр. справ. — К.: Наук. думка, 1984. — С. 709—710.
Мороз І. В. Учені-біологи України: додаток // Словник-довідник з біології / І. В. Мороз, Л. І. Мороз. — К., 2001. — С. 350—377.