Som författare debuterade Böttiger 1830 med Ungdomsminnen från sångens stunder, ett exempel på typisk romantisk efterklangspoesi. Han var länge en uppmärksammad patriotisk festdiktare, och gjorde genom sina tryckta sonetter en viktig litterär insats. Sonettsamlingen betydde mycket för den unge Carl Snoilsky. Sin största insats gjorde Böttiger dock som universitetslärare och litteraturforskare. Genom sin undervisning och sina skrifter grundlade han det vetenskapliga studiet av moderna språk vid Uppsala universitet. Själv intresserade han sig främst för italienska och ägnade Dante ett livslångt studium. Han efterlämnade bland annat skrifterna Italienska studier (1853), Om Dantes lif och skrifter (1865) och Dantes Commedia divina (1875).
Inom svensk litteraturhistoria utgav han en levnadsteckning över sin svärfar Esaias Tegnér. Den ingick i den 1847-1851 utgivna upplagan av hans Samlade skrifter. Böttiger skrev även sitt inträdestal i Svenska akademien över Tegnér - detta eftersom svärfadern också varit hans företrädare på stol nr. 8. I Svenska akademiens handlingar införde han även levnadsteckningar över en rad kända svenska författare, som Samuel Ödmann (1868), Johan Henrik Kellgren (1870), Erik Johan Stagnelius (1872), Nils von Rosenstein (1877), samt en artikel om Auroraförbundet i Uppsala (1874).
I Böttigers Samlade skrifter, utgivna i 6 band (1856–1881) ingick postumt hans Ungdomsminnen, som av Harald Elovson har betraktats som en av memoarlitteraturens främsta verk. Karl Warburg skriver i Svensk litteraturhistoria i sammandrag (1904) att Böttiger som poet är att räkna som en av nyromantikens epigoner.
Minnes-tal öfwer philosophiä magistern Elias Wilh. Ruda : hållet inför en krets af den aflidnes promotions-kamrater och wänner, i Upsala den 4 nov. 1833. Upsala. 1833. Libris2585782
Ett holländskt bidrag till Sweriges historia och litteratur. Stockholm. 1835. Libris9848945
Mötet på Odins hög och Gustaf Adolf vid Lützen : tvenne skaldestycken belönta af Svenska akademien. Stockholm. 1835. Libris1591921
Nyare sånger : jämte öfversättningar af några Uhlands romanser m.m. Stockholm. 1833. Libris1591915
Repetitions-curs i allmänna historien : för gymnasii- och student-examina. Stockholm: Haeggström. 1836. Libris2557392
Prolog till Operan Ferdinand Cortez, jemte ord till kupletterne i det National-Divertissement, som gifves å Kongl. Theatern d. 6 Februari 1843 ; till firande af H.M. Konungens regerings-jubilæum. Stockholm. 1843. Libris9976866 - Kompositör : Johan Fredrik Berwald.
Asarne i Delphi : prolog. Stockholm. 1844. Libris10441567
Ord till sorg-musiken vid Högtsalig Hans Majestät Konung Carl XIV Johans begrafning. Stockholm. 1844. Libris2625103
Om den italienska kulturens förhållande till den romerska [Diss.]. Upsala. 1846-1851. Libris2585786
Esaias Tegnérs lefnad. Stockholm. 1847. Libris2343687
Rhetoromanska språkets dialekter : ett språkhistoriskt utkast. Upsala. 1854. Libris433870
Schillers äldsta lyrik : kritisk skärskådning. Utgafs s. å. såsom akad. afh. i 6 delar under förf:s praesidium. Upsala. 1854. Libris2585787
Bidrag till kännedomen om etruskerna. Upsala. 1857. Libris2585775
Epilog vid philosophiæ magister-promotionen i Upsala den 5 juni 1857. Stockholm: Norstedts. 1857. Libris10105044
Inbjudnings-skrift till morgondagens philosophiæ magister-promotion. Upsala. 1857. Libris11613036
Tal vid Svenska Bibel-Sällskapets allmänna sammankomst den 20 april 1859 af. Stockholm. 1859. Libris3218818
Ord till musiken vid H.M. konung Carl den femtondes och H.M. drottning Wilhelmina Fredrika Alexandra Anna Lovisas kröning i Stockholm den 3 maj 1860. Stockholm. 1860. Libris2618635
Likplundraren : fragment af en större dramatisk fantasi, hvartill en känd berättelse gifvit anledning. Skara. 1874. Libris10901418
Dantes Commedia Divina : [Dante Alighieri.]. Stockholm. 1875. Libris2585779
Undervisningsfrågans ställning och utveckling hos de gamle romarne. Stockholm. 1875. Libris2585789
Nils [Rosén] von Rosenstein : minnesteckning : uppläst på Svenska akademiens högtidsdag 1876. Svenska akademiens handlingar ifrån år 1796. D. 52. Stockholm. 1877. Libris2585784
Bidrag till kännedomen om Leopolds tidigaste skaldeförsök. Svenska akademiens handlingar ifrån år 1796. Del 53. Stockholm. 1878. Libris2585776
Förklaring med anledning af ett utfall i den af Georg Brandes utgifna skriften : Esaias Tegnér : en litteraturpsykologisk studie. Stockholm: F. & G. Beijer. 1878. Libris1596102
Sjelfbiografiska anteckningar och bref. Stockholm. 1881. Libris368311
C. V. Böttigers minnesteckningar öfver E. Tegnér, S. Ödmann och J. H. Kellgren såsom feriekurseri modersmålet för de högre allmänna läroverken i sammandrag utg. af Peter Bagge. Feriekurser i modersmålet 1. Stockholm: Beijer. 1895. Libris2585783
Själfbiografiska anteckningar och minnesteckning öfver E. J. Stagnelius : såspm feriekurser i modersmålet för de högre allmänna läroverken. Stockholm: Beijer. 1895. Libris1621813
Minnesteckningar öfver E. Tegnér, S. Ödmann och J. H. Kellgren. Stockholm: Beijer. 1895. Libris1621812
Självbiografiska anteckningar : från skolan och studentlivet. Bokgillets klassikerserie, 99-0853562-5. Uppsala: Bokgillet. 1961. Libris908203
Samlade verk och urval
Valda stycken utur akademie-adjunkten Carl Wilh. Böttigers numera ur bokhandeln utgångne skrifter tillika med några af P.N. Rodin, filos. magister. Halmstad. 1843. Libris9160664
^Åstrand, Göran; Aunver, Kristjan (1999). Här vilar berömda svenskar: uppslagsbok och guide. Bromma: Ordalaget. sid. 31. Libris7777883. ISBN 91-89086-02-3