Compì importanti esplorazioni, a Festo, a Gortina e a Hagia Triadha, che vennero poi esposte in numerose pubblicazioni. Nel 1910 fu il fondatore e direttore della Missione archeologica italiana a Creta (poi Scuola Archeologica Italiana di Atene). Fra le sue scoperte, importantissima per la conoscenza della società dell'antica Grecia è una grande iscrizione in lingua greca (dorica) della fine del VI e l'inizio del V secolo a.C., contenente le cosiddette "Leggi di Gortina" sul diritto di famiglia (campagna degli anni 1884-1887 a Gortina). Fu inoltre fra i pionieri degli studi archeologici di Cirene.
Federico Halbherr, Ernst Fabricius e Domenico Comparetti, Leggi antiche della città di Gortyna in Creta. Firenze (Torino, Roma): Loescher, 1885
Federico Halbherr e Domenico Comparetti, Relazione sui nuovi scavi eseguiti a Gortyna presso il Letheo; Iscrizioni arcaiche rinvenute nei medesimi; Iscrizioni di varie città cretesi. Firenze: Tip. Bencini, 1887
Federico Halbherr e Paolo Orsi, Antichità dell'antro di Zeus Ideo e di altre località in Creta, descritte ed illustrate da F. Halbherr e P. Orsi. Firenze (Torino, Roma): Loescher, 1888
Federico Halbherr, Lavori eseguiti in Creta dalla missione archeologica italiana dal 9 giugno al 9 novembre 1899. Roma: Tipografia della Reale Accademia dei Lincei, 1899
Federico Halbherr, Relazione sugli scavi del tempio d'Apollo Pythio in Gortyna e nuovi frammenti d'iscrizioni arcaiche trovati nel medesimo. Roma: Tipografia della Reale Accademia dei Lincei, 1889
Federico Halbherr, Lavori eseguiti dalla missione archeologica italiana ad Haghia Triada e nella necropoli di Phaestos dal 15 maggio al 12 giugno 1902. Roma: Tipografia della Reale Accademia dei Lincei, 1902
Federico Halbherr, Rapporto alla presidenza del R. Istituto lombardo di scienze e lettere sugli scavi eseguiti dalla missione archeologica ad Haghia Triada ed a Festo nell'anno 1904. Milano: Ulrico Hoepli edit., 1905
Federico Halbherr, Lavori eseguiti dalla missione archeologica italiana in Creta dal 15 dicembre 1903 al 15 agosto 1905: relazione del prof. Federico Halbherr a Luigi Pigorini. Roma: Tipografia della Reale Accademia dei Lincei, 1906
Federico Halbherr e Luigi Savignoni, Resti dell'età micena scoperti ad Haghia Triada presso Phaestos: rapporto delle ricerche del 1902. Roma: Tipografia della Reale Accademia dei Lincei, 1903
Raccolte curate da Margherita Guarducci
Federico Halbherr e Margherita Guarducci, Inscriptiones Creticae opera et consilio Friderici Halbherr collectae. 1., Tituli Cretae mediae praeter Gortynios; 2., Tituli Cretae occidentalis / curavit Margarita Guarducci. Roma: Istituto Poligrafico dello Stato, Libreria, 1935, 1939
Federico Halbherr e Margherita Guarducci, Inscriptiones creticae opera et consilio Friderici Halbherr collectae. 3., Tituli Cretae orientalis, curavit Margarita Guarducci. Roma: Istituto Poligrafico dello Stato, Libreria, 1942
Federico Halbherr e Margherita Guarducci, Inscriptiones Creticae opera et consilio Friderici Halbherr collectae. 4., Tituli Gortynii, curavit Margarita Guarducci. Roma: Istituto Poligrafico dello Stato, Libreria, 1950
Federico Halbherr e Margherita Guarducci, Inscriptiones Creticae, I: Tituli cretae mediae praeter Gortynios; II Tituli Cretae occidentalis; III Tituli Cretae orientalis; IV Tituli Gortynii, opera et consilio Friderici Halbherr collectae; curavit Margarita Guarducci. Roma: Istituto Poligrafico dello Stato, Libreria, 1935-1950
Epistolario
Silvio Accame (a cura di), Federico Halbherr e Gaetano De Sanctis pionieri delle missioni archeologiche italiane a Creta e in Cirenaica: dal carteggio De Sanctis 1909-1913. Roma, La Roccia, 1984
Silvio Accame (a cura di), Federico Halbherr e Gaetano De Sanctis: nuove lettere dal carteggio De Sanctis 1892-1932. Roma, Don Bosco, 1986
Maria Grazia Macconi - Antonella Squilloni (a cura di), "Le lettere di Domenico Comparetti a Federico Halbherr dell'Accademia Roveretana degli Agiati", in Le vie della ricerca. Studi in onore di Francesco Adorno, a cura di M.S. Funghi, Firenze, Olschki, 1996, pp.629–648.
Margherita Guarducci, Ricordo di Federico Halbherr nel centenario della nascita, 1857-1957. Presentazione di U. Tomazzoni. Rovereto: a cura dell'Ente comunale di assistenza di Rovereto (Tipografia R. Manfrini), 1958
Marta Petricioli, Elena Sorge, Vincenzo La Rosa, Inventario delle carte di Federico Halbherr di proprietà dell'Accademia roveretana degli Agiati. Rovereto: Accademia roveretana degli Agiati, 1994
AAVV, La figura e l'opera di Federico Halbherr: atti del convegno di studio svoltosi nei giorni 26-27 maggio 2000, Sala Mozart di Palazzo Todeschi, Rovereto. Padova, Aldo Ausilio Editore, 2000.