Løseth dro flere ganger til utlandet for å studere romansk språk og litteratur. 1884–86 var han i Paris og i Italia, 1888–92 i Paris. I 1888 tok han doktorgraden i romansk filologi på avhandlingen «Tristanromanens gammelfranske prosahaandskrifter». Dette arbeidet ble siden utvidet til en kritisk analyse av prosaromanene om Tristan og Palamedes i Le roman de Tristan en prose, le roman de Palamède et la compilation de Rusticien de Pise (1901). 1890–91 foresto han en kritisk utgave av to gammelfranske tekster: Eracle og Ille et Galeron av dikteren Gautier d'Arras. I 1903 kom en utgave av Robert le Diable. I norske og utenlandske tidsskrifter skrev han en rekke artikler om eldre og nyere litteratur. Sammen med Johan Skougaard utga han en Fransk-norsk ordbok (1921) og en Norsk-fransk ordbok (1936–40).
