他想，如果人的素质提高了，治理国家也就有希望了。在鲁阳设立学校，发展地方教育事业，一地做好了，再向全国推广。公务之余，郦道元仍醉心于搜集舆图方志，研究学问，并结合自己多年来的野外考察纪录，开始整理有关我国河川山脉的分布特点及其来龙去脉，用他自己的话说，进行着“脉其枝流之吐纳，诊其沿路之所缠，访渎搜渠，缉而缀之”。决心写《水经注》。在此期间，他还到过虎牢关（今河南汜水镇附近），观看雄伟险要的山川形势，缅怀前朝刘备、关羽、张飞三兄弟大战吕布的悲壮情景，凭吊古战场的遗迹。他也到滍水（今沙河）之滨，细读秦碑汉碣，从中寻找有关当地往昔山川景物的记述，为撰写新著充实佐证。同时，在撰写整理《水经注》过程中，更多的时间则花在已有书籍的考证博引上，他阅读过的古籍达437部之多，此外，还大量采用了汉魏以来的各类碑刻、民间谚谣、老人的记忆口述等。这些资料，往往未曾在书籍中见到过，而这些记录，却是郦道元悉心收集的对象，他认为其价值不仅可以印证古籍上的记载，而且还可以将大量失传的资料重新发掘出来流传后世。所以，他所撰写的《水经注》内容特别丰富，资料特别翔实，牵涉到的地域也特别宽广：北起阴山、南达汉水和淮水、西至华山、东到山东半岛。在这些地区，有亲自调查考察累积起来的笔记，也有前人文献中整理出来的论证。至于绝大部分的南方资料，则全部采用前人的记载，经过校勘以后整理而成。这本花去郦道元毕生心血的专著《水经注》，共计40卷，约30万言，记述了大小河道计1252条。使原先仅记述137条河流，仅一万余字的《水经》扩大了20余倍。所以《水经注》的学术价值在于作者比较系统地采用了以水记山、因地记事的写作手法，探究了祖国大地上河道的源流及其变迁的情况，这里包括了水文学、地貌学、气候学、土壤学等多学科的内容。书中还历述了各地的民情风俗、经济生活、前朝古迹、奇闻逸事之类。
所以，《水经注》确实是我国古代地理学的不可多得的世界名著。甚至有不少篇幅超出了地理学的范围，而涉及到其他学科。例如，有关湖南湘乡石鱼山的鱼化石（埋藏于当地第三纪地层中）的记载，是世界上研究鱼类化石材料中比较早的纪录，受到古生物学家们的重视。郦道元的研究工作与写作态度都极为严谨、认真，他经常根据确凿的材料，订正了前人的记述错误，做了大量的校勘工作。例如，提到有关陕北黄河段（今黄河故道）时写道：所谓“悬水百余仞，水涌起方数十丈”的情景，并不是秦始皇铸铜人沉没于此处所致，而实际情况诚如《史记》中所说的，在魏文侯二十六年（公元前443年）此间发生强烈地震，虢山崩坍，堵塞河道所致。这一科学论断，澄清了长期以来的讹传。郦道元在写《水经注》时，并不是单纯做河流的描述工作，而更重视水利工程，与生产密切结合起来。例如，他在书中多次提到战国时期的陂、塘、堤、堰的兴废情况，希望国家今后对水利工程给予重视，因为这是发展农业生产的基础。他的见解，和我们经常说的“水利是农业的命脉”一语多么相似。由此出发，郦道元还进一步阐述农产品加工、煮盐业、酿酒业以及冶炼业等对发展国民经济的重要性，在书中都作了一定篇幅的论述。
至于《水经注》中对山河胜迹的描述，简直是一部绝妙的旅游文学的著作。例如，众所周知的三峡风光的那段文字，早已脍炙人口。就连描写北方农村质朴淳厚的生活画卷，也如一篇明快的散文诗，令人如醉如痴。例如在阳城淀（即今河北安新县的白洋淀）（《水经注·滱水注》）一节云：“博水……又东迳阳城县，散为泽渚，渚水瀦涨，方广数里。匪直蒲筍是丰（非但蒲筍之类的水草十分丰盛），实亦偏饶菱藕（同时也遍布菱藕）。至于娈婉丱童（天真活泼的孩童），弱年崽子（少儿幼子），或单舟采菱，或叠舸折芰（有的单独划着小船去采菱，有的则几只船联合起来去摘荷莲）。长歌阳春（春日放歌），爱深绿水（深深地爱上碧水），掇拾者不言疲（采摘者不感到疲劳），谣咏者自流响（歌唱者颇为自得）。”在郦道元笔下，当年白洋淀的农家乐跃然纸上，诚如一首美妙的田园交响诗。据目前资料考证，郦道元真正坐下来潜心著述《水经注》，大约在宣武帝四年（515年），即从东荆州刺史卸任以后，回到家中，花了几年的执笔时间就完成了，时年约在50左右。当然，这本书的腹稿早已酝酿了。郦道元一生中，还写过《本志》13篇及《七聘》等书，可惜没流传下来，也不清楚其中的内容了。当他完成《水经注》以后，还曾出任河南尹，这是当时首都最高的行政长官（相当于今日的首都市长）以及御史中尉，负责监察朝廷及地方上高级官员的廉政问题。当时正值胡太后专权，皇帝的兄弟与亲族们滥用职权，为非作歹，国家与老百姓都遭到莫大的祸害。而郦道元的刚正不阿的性格驱使他不畏强暴，敢于挺身而出与皇帝据理对抗。皇族们对郦道元“敢于犯上”的行为深恶痛绝，把他视为眼中钉。当时，适逢雍州（今西安市）刺史肖宝夤叛变，皇帝就借机指派郦道元前去镇压。当他来到阴盘驿（今陕西潼关县东）时，叛兵将郦道元围困起来，断粮断水；而朝廷又故意不派兵前往救援，在此困境中，郦道元被叛军俘虏，壮烈牺牲。郦道元死后不久，国内政局大乱，北魏的统治也摇摇欲坠，于公元534年终于分裂成东魏和西魏两个并存的政权。郦道元的一生是短暂的，但他的道德和文章名垂青史，为后人所钦仰。特别是他的《水经注》已成为举世闻名的地理学名著，也是一部难得的旅游文学巨作，留传千古！
