๑. การวางรากฐานการศึกษาโบราณคดีสมัยใหม่
พระยาโบราณราชธานินทร์เป็นผู้บุกเบิกวิทยาการทั้งองค์ความรู้ เทคนิค วิธีการสมัยใหม่ด้านโบราณคดี ได้แก่
๑.๑ การสำรวจและขุดค้นพระราชวังโบราณและวัดร้างในอยุธยาโดยการใช้หลักฐานทางประวัติศาสตร์และโบราณคดีมาพิจารณาศึกษา วิเคราะห์ สังเคราะห์เพื่อเข้าใจเรื่องราวและภูมิสถานของอยุธยา ซึ่งนับเป็นการสำรวจและขุดค้นทางโบราณคดีอย่างเป็นระบบครั้งแรกในพื้นที่เมืองอยุธยา อีกทั้งยังมีการสันนิษฐานรูปแบบสถาปัตยกรรมในอดีตและปรับปรุงภูมิทัศน์ ซึ่งใช้เป็นแนวทางการอนุรักษ์โบราณสถานในอยุธยาในเวลาต่อมา
๑.๒ การจัดทำแผนที่สมัยใหม่ในงานโบราณคดี พระยาโบราณราชธานินทร์ได้ทำการสำรวจ และจัดทำแผนที่ เพื่อกำหนดตำแหน่งภูมิสถานกรุงศรีอยุธยา นับเป็นแผนที่ฉบับแรกอันเป็นผลมาจากการศึกษาประวัติศาสตร์และโบราณคดีอย่างเป็นระบบ ซึ่งเป็นฐานข้อมูลสำคัญด้านอยุธยาศึกษา อีกทั้งยังเป็นข้อมูลสำคัญที่กรมศิลปากรใช้ในการกำหนดขอบเขตโบราณสถาน จนนำไปสู่การขึ้นทะเบียนโบราณสถานเกาะเมืองพระนครศรีอยุธยา และจัดตั้งนครประวัติศาสตร์พระนครศรีอยุธยา
๑.๓ การสงวนรักษาพื้นที่เมืองอยุธยาให้เป็นสาธารณสมบัติของแผ่นดินตามพระบรมราชโองการของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว โดยการบริหารจัดการพื้นที่และกำหนดเขตเพื่อป้องกันการบุกรุกทำลาย ส่งผลให้หลักฐานทางโบราณคดีและโบราณสถานยังคงปรากฎร่องรอยหลักฐานอยู่จนถึงในปัจจุบัน เป็นแหล่งเรียนรู้ของสาธารณชน และเข้าหลักเกณฑ์พื้นที่ที่ยังคงหลงเหลือร่องรอยเป็นของแท้ดั้งเดิมมีเอกลักษณ์โดดเด่นและทรงคุณค่าของอารยธรรมเมืองมรดกโลกขององค์การยูเนสโก
๒. การสร้างองค์ความรู้ด้านประวัติศาสตร์และโบราณคดีอยุธยา
พระยาโบราณราชธานินทร์เป็นผู้วางรากฐานงานวิชาการด้านอยุธยาศึกษา โดยบูรณาการความรู้ทางประวัติศาสตร์และโบราณคดีอย่างเป็นระบบ ผลงานนิพนธ์ที่สำคัญคือ “ตำนานกรุงเก่า” “อธิบายแผนที่พระนครศรีอยุธยากับคำวินิจฉัยของพระยาโบราณราชธานินทร์” “ภูมิสถานกรุงศรีอยุธยา” ซึ่งเป็นการศึกษาค้นคว้าประวัติศาสตร์อยุธยาและผลการสำรวจสภาพภูมิสถานที่ปรากฎร่องรอยในช่วงเวลาดังกล่าวพร้อมกับกำหนดตำแหน่งที่ตั้งของสถานที่สำคัญต่าง ๆ อันเป็นคู่มือในการศึกษาประวัติศาสตร์และโบราณคดีอยุธยาในเวลาต่อมา
๓. เป็นผู้ให้กำเนิดงานพิพิธภัณฑ์ในส่วนภูมิภาค
พระยาโบราณราชธานินทร์เป็นผู้รวบรวม สงวนรักษา อนุรักษ์ศิลปวัตถุ โบราณวัตถุ ซึ่งได้จากการสำรวจขุดค้นในพื้นที่เมืองอยุธยานำมาจัดหมวดหมู่ จัดแสดง และก่อตั้งเป็นอยุธยาพิพิธภัณฑ์ ซึ่งมีความทันสมัยสอดคล้องกับหลักวิชาพิพิธภัณฑ์สากล อยุธยาพิพิธภัณฑ์ เป็นพิพิธภัณฑสถานส่วนภูมิภาคแห่งแรกของไทย ต่อมาพัฒนาเป็นพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ จันทรเกษม การรวบรวมโบราณวัตถุ ศิลปวัตถุของพระยาโบราณราชธานินทร์ในอยุธยาพิพิธภัณฑสถานมีคุณูปการต่อการศึกษาด้านประวัติศาสตร์ศิลปะ โบราณคดี และพิพิธภัณฑสถานของไทย เพราะเป็นโบราณวัตถุ ศิลปวัตถุชิ้นเยี่ยมและเป็นตัวแทนของยุคสมัย เช่น เศียรพระพุทธรูปวัดธรรมิกราช และพระพุทธรูปลีลาที่มีจารึกเก่าที่สุดสมัยอยุธยา เป็นต้น
เศียรพระพุทธรูปวัดธรรมิกราช ปัจจุบันจัดแสดงที่พิพิธภัณฑ์สถานแห่งชาติเจ้าสามพระยา