Söderwalls vetenskapliga verksamhet rörde sig huvudsakligen omkring svenska språket och dess äldre historia, och de värdefulla arbeten han tid efter annan offentliggjort inom detta område är av stor vikt för kännedomen om detta språks utveckling. Främst bland nämnda arbeten står Hufvudepokerna af svenska språkets utbildning (1870; för vilken avhandling han 1868 erhöll Svenska akademiens andra pris). Till detta sluter sig avhandlingarna Om verbets rektion i fornsvenskan (1865), Några anmärkningar öfver de svenska kasusformerna under medeltiden (samma år) och Om främmande ords behandling i fornsvenskan (1867; alla dessa tre intagna i "Lunds universitets årsskrift").
Dessutom utgav Söderwall Några svenska medeltidsord (1880; utgörande prov av hans samlingar till en fornsvensk ordbok), Studier öfver Konungastyrelsen (samma år, i "Lunds universitets årsskrift") samt 6:e bandet av RydqvistsSvenska språkets lagar (1883), varmed detta verk avslutades. Bland hans övriga skrifter kan nämnas Några anmärkningar om bearbetningar af skriften "De regimine principium" af Egidius de Columna (1880), Smärre bidrag till textkritiken af svenska medeltidsskrifter (1881), De nordiska språkens uttryck för sedliga begrepp (1895; inträdesföreläsning), Medeltida rättsuttryck från Värmland, Närke och Småland (1906) och Rättsuttryck i den fornsvenska pentateukparafrasen (1914).
På uppdrag av Svenska fornskriftsällskapet utgav Söderwall 1884–1918 det stort anlagda verket Ordbok öfver svenska medeltidsspråket (i "Samlingar" utgivna av nämnda sällskap), ett arbete, som till och med 1891 åtnjöt understöd av Svenska akademien och som 1886 tillskyndade Söderwall kung Karl Johans pris för litterära förtjänster liksom 1888 av Kungliga VetenskapsakademienLetterstedtska priset för originalarbete. Sedan Svenska Akademien 1883 återupptagit den någon tid vilande planen att utge en ordbok över nysvenskan, erhöll Söderwall (1884) uppdraget att, sedan de förberedande excerperingsarbetena blivit avslutade, ombesörja redigeringen av nämnda ordbok under professor Wiséns överinseende.
Se A. Malm: "Professor K.F. Söderwalls biobibliografi", tryckt i Festskrift till K.F. Söderwall på hans sjuttioårsdag den 1 januari 1912 (Lund 1912) sidorna 361-366.