Автор более 200 научных работ, в том числе 15 монографий и изданий альбомного типа по теории и истории искусства, в первую очередь, Украины. Его перу принадлежат такие исследования, как:
«Китайское искусство» (1957),
«Георгий Иванович Нарбут. Очерк о жизни и творчестве» (1959),
«Казак Мамай. Украинская народная картина» (1960),
«Украинское искусство XVII-XVIII веков» (1963),
Одержимый рисунком (повесть о японском художнике Хокусае) / Платон Белецкий. — Л.: Детская литература, 1970. — 176 с. — (В мире прекрасного). — 50 000 экз. (в пер., суперобл.)
«Украинское искусство в мировом художественном процессе» (1974),
Украинская портретная живопись XVII—XVIII вв. / Платон Белецкий; Художник серии А. М. Ясинский. — Л.: Искусство. Ленингр. отд-ние, 1981. — 258 с. — (Из истории мирового искусства). — 25 000 экз. (в пер., суперобл.) (Посвящение: Памяти Анатолия Филипповича Иваненко — друга, инициатора этого издания)
Георгий Иванович Нарбут / Платон Белецкий; Макет и оформление художника Д. М. Плаксина. — Л.: Искусство. Ленингр. отд-ние, 1985. — 240 с. — 25 000 экз. (в пер.)
«Украинское советское искусство»,
«Апостол Украины. Жизнь и творчество Тараса Шевченко» (1998) и др.
Подготовил рукописи учебников «Зарубежное искусство», «Православная иконография», «Введение в искусствоведения».
Государственная премия УССР имени Т. Г. Шевченко (1982) — за книги «Украинская портретная живопись XVII—XVIII веков», «Украинское искусство второй половины XVII —XVIII веков», «Украинское советское искусство».