Grazie alla formazione con i suoi primi maestri, già a quindici anni scrisse lavori su temi etnografici, e nel 1941 la sua tesi di laurea fu la base di una trilogia molto posteriore intorno alle feste dell'inverno (El carnaval, 1965, tradotto in italiano con il titolo Il carnevale, Genova 1989), della primavera (La estación de amor, 1979) e dell'estate (El estío festivo, 1984).
Per ragioni diverse, tanto personali quanto esterne, si mantenne ai margini dell'università, tranne per due brevi periodi di insegnamento, uno a Coimbra, e l'altro, molto tempo dopo, nei Paesi Baschi. Viaggiò spesso in Spagna e nel mondo, con soggiorni prolungati negli Stati Uniti e in Gran Bretagna (tra il 1951 e il 1953), dedicandosi, come disse una volta, «ai suoi lavori».
Nella sua opera - che comprende più di settecento testi tra libri, articoli, prefazioni e saggi - si distinguono opere che furono pionieristiche per i suoi tempi, sebbene oggi abbiano numerosi continuatori.
Nei suoi primi libri espone una sintesi dell'etnologia in Spagna e in particolare nei Paesi Baschi: Los pueblos del norte de la peninsula Ibérica (1943), Los pueblos de España (1946), Los vascos (1949).
Gli studi collegati ad aspetti tecnologici vengono dall'epoca in cui diresse il Museo del Pueblo Español. Tra questi spiccano quelli dedicati agli aratri spagnoli (1949) e ai mulini a vento (1952), pubblicati nella Revista de Dialectología y Tradiciones Populares, della quale fu direttore per cinque anni.
Il suo viaggio nel Sahara del 1952 fece sì che i suoi interessi si orientassero sulle minoranze etniche. Pubblicò gli Estudios saharianos (1955), forse il libro più importante sui territori africani allora sotto dominio spagnolo. Los moriscos del reino de Granada (1957) e altri lavori posteriori segnano il sincretismo tra etnografia e storia, essendo frutto del suo intenso lavoro di investigazione negli archivi dell'Inquisizione spagnola: Las brujas y su mundo (1961), la sua opera più conosciuta (tradotta in Italia da Pratiche con il titolo Le streghe e il loro mondo), Vidas mágicas e Inquisición (2 voll., 1967) e, soprattutto, Los judíos en la España moderna y contemporánea (3 voll., 1961-1962). Altri studi su gruppi o minoranze oppresse ci danno una visione su zingari, mendicanti e banditi dell'area mediterranea.
Furono altrettanto innovativi i saggi Ensayo sobre la literatura de cordel (1969), Las formas complejas de la vida religiosa (Religión, sociedad y carácter en la España de los siglos XVI y XVII) (1978), La aurora del pensamiento antropológico. La Antropología en los clásicos griegos y latinos (1983) e La cara, espejo del alma. Historia de la fisiognómica (1987).
Nei 18 volumi che compongono gli Estudios vascos sono raccolti articoli pubblicati nelle prime monografie (La vida rural en Vera de Bidasoa, 1944; Los vascos. Etnología, 1949) e opere della maturità come La hora navarra del XVIII (1969), Etnografía histórica de Navarra (3 vols., 1971-1972) e La casa en Navarra (4 vols., 1982). Sul vecchio regno, e su Gipuzkoa, elaborò, con il fratello Pío, due ampi documentari etnografici.
Nella sua opera Los vascones y sus vecinos studia la storia antica dei i Baschi e dei loro vicini dell'Aquitania. In questo libro incorpora alcune novità in relazione con scritti precedenti, affermando che la lingua che si può comparare al basco è la parlata di certi gruppi etnici aquitani antichi, così come dei Pirenei più orientali.
Scrisse anche sulla propria famiglia; in Los Baroja parla dello zio Pío Baroja, dell'altro zio Ricardo, pittore, e di tutta la sua famiglia.
Fu sepolto a Vera de Bidasoa (Navarra), dove i Baroja possiedono una casa familiare chiamata "Itzea", comprata dallo zio Pío Baroja.
(ISBN 84-7782-297-2) Artesanía y caballos de España (1992) Lunwerg Editores, S.A.
(ISBN 84-00-05438-5) La aurora del pensamiento antropológico : la antropología en los clásicos griegos y latinos (1991) Consejo Superior de Investigaciones Científicas
(ISBN 84-7173-074-X) Cuadernos de campo (1981) Fundación Kutxa Ediciones y Publicaciones
(ISBN 84-600-2606-X) Cuadernos de Historia de la Medicina Vasca (1982) Universidad del País Vasco. Seminario de Historia de la Medicina Vasca = Euskal Herriko Unibertsitatea. Euskal Medikuntzaren Historia-Mintegia
(ISBN 84-7785-089-5) De etnología andaluza (1993) Diputación Provincial de Málaga. Centro de Ediciones de la Diputación de Málaga
(ISBN 84-306-1115-0) De la superstición al ateismo (1986) Taurus Ediciones, S.A. Grupo Santillana
(ISBN 84-7148-038-7) Estudios vascos: sondeos históricos (1978) Editorial Txertoa
(ISBN 84-87203-07-8) Euskal jainko eta jainkosak, olentzeroa eta sorgiñak (1989) Gaiak Argitaldaria
(ISBN 84-226-3765-0) Las falsificaciones de la historia (1996) Círculo de Lectores, S.A.
(ISBN 84-226-5299-4) Las formas complejas de la vida religiosa: religión, sociedad y carácter en la España de los siglos XVI y XVII [Obra completa] Círculo de Lectores, S.A.
(ISBN 84-600-5119-6) Formas de cultura y vida tradicional de los pastores y vaqueros en la región de Cantabria (1987) Universidad de Cantabria. Servicio de Publicaciones
Félix Maraña. Julio Caro Baroja, el hombre necesario Editorial Itxaropena, S.A. Zarautz, 1995.
Mario Ángel Marrosan Charola. oja, su obra Ernesto Gutiérrez Nicolás, Editor. Madrid, 1993.
Baltasar Porcel. Retrato de Julio Caro Baroja Círculo de Lectores, S.A. Bar 1987.
Rogelio Rubio et al. Homenaje a Julio Caro Baroja Centro de Investigaciones Sociológicas. Madrid, 1978.
Salvador Rodríguez Becerra, coord. El diablo, las brujas y su mundo: homenaje Andaluz a Julio Caro Baroja Signatura Ediciones de Andalucía, S.L. Sevilla, 2000.
Francisco Castilla Urbano. El análisis social de Julio Caro Baroja: empirismo y subjetividad Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Madrid, 2003.
Juan Antonio Paniagua Paniagua. Etnohistoria y religión en la antropología de Julio Caro Baroja Diedycul, S.L. Fuenlabrada, 2003.
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