המקדש בתקופת הבית השני, ירושלים: הסוכנות היהודית לארץ ישראל, המחלקה לעלית ילדים ונוער, מדור להדרכה, תשי"ט.
עם ישראל בימי הבית השני, תל אביב: המכון הישראלי להשכלה בכתב ליד המרכז לתרבות ולחנוך, תשכ"ג.
העיר היהודית בארץ ישראל ומוסדותיה. ירושלים, תשכ"ד.
העלייה לרגל בימי הבית השני: מונוגרפיה היסטורית, תל אביב: עם הספר, 1965.[4] (מהדורה שנייה מתוקנת ומעודכנת, ירושלים: אקדמון, תשמ"ה)
מיכאל אבי-יונה בהשתתפות שמואל ספראי, אטלס כרטא לתקופת בית שני, המשנה והתלמוד, ירושלים: כרטא, 1966 (מהדורה שנייה מעודכנת ומשופרת, ירושלים: כרטא, 1974).
ר’ עקיבא בן יוסף: חייו ומשנתו, פרקי הלכה ואגדה, מלוקטים ומבוארים בצירוף מבוא מאת שמואל ספראי, ירושלים: מוסד ביאליק ('ספריית דורות', 31), תשל"א 1970.[5] (הדפסה שנייה: תשל"ח; הדפסה שלישית: תשמ"ט)
עם ישראל בימי הבית השני, תל אביב: עם עובד ומישל"ב, תש"ל 1970.
מקורות לתולדות ישראל מחורבן הבית ועד מרד גאלוס, ירושלים: אקדמון, תשל"ה.
בשלהי תקופת הבית השני ובתקופת המשנה: פרקים בתולדות החברה והתרבות, ירושלים: משרד החינוך והתרבות – המחלקה לתרבות תורנית, תשמ"א (מהדורה שנייה: ירושלים: מרכז זלמן שזר, תשמ"ג; ירושלים: משרד החינוך - האגף לתרבות תורנית, תשס"ג-2002).
ארץ ישראל וחכמיה בתקופת המשנה והתלמוד, אסופת מחקרים, תל אביב: הקיבוץ המאוחד, תשמ"ד.
הגדת חז"ל, הגדה של פסח, הקדימו מבוא וביארו שמואל וזאב ספראי, ירושלים : כרטא, תשנ"ח-1998.
משנת ארץ ישראל - סדר מועד, עם מבוא ופירוש היסטורי חברתי, מאת שמואל ספראי וזאב ספראי, בהשתתפות חנה ספראי (10 כרכים), ירושלים: מכללת ליפשיץ, תשס"ט-תשע"א.
משנת ארץ ישראל - סדר זרעים, עם מבוא ופירוש היסטורי חברתי מאת שמואל ספראי וזאב ספראי, בהשתתפות חנה ספראי (2 כרכים), ירושלים: מכללת ליפשיץ, תשס"ט-תשע"א.
בעריכתו
מנחם דורמן, שמואל ספראי ומנחם שטרן (עורכים), ספר זיכרון לגדליה אלון: מחקרים בתולדות ישראל ובלשון העברית, תל אביב: הקיבוץ המאוחד, תש"ל.
צבי ברס, שמואל ספראי, יורם צפריר, מנחם שטרן (עורכים), ארץ ישראל מחורבן בית שני ועד הכיבוש המוסלמי, ירושלים: יד יצחק בן צבי, תשמ"ב.
ב"ז קדר, טרודה דותן, שמואל ספראי (עורכים), פרקים בתולדות המסחר בארץ ישראל: קובץ מחקרים, ירושלים: יד יצחק בן צבי, 1990.
יורם צפריר, שמואל ספראי (עורכים), ספר ירושלים: התקופה הרומית והביזאנטית, 70–638, ירושלים: יד יצחק בן-צבי, תשנ"ט-1999.
נילי אופנהימר, כתבי שמואל ספראי, ביבליוגרפיה, בתוך: אהרן אופנהיימר, ישעיהו גפני, מנחם שטרן (עורכים), יהודים ויהדות בימי בית שני, המשנה והתלמוד: מחקרים לכבודו של שמואל ספראי, ירושלים: יד יצחק בן-צבי, תשנ"ג-1993.
צבי מגן, 'חברה ותרבות בשולי תקופת המשנה': על ספרו של שמואל ספראי, כיוונים, 22, תשמ"ד-1984.