《汉魏两晋南北朝佛教史》按时代先后顺序，分为两部分。一部分“汉代之佛教”，共五章。首先对历来“佛教入华诸传说”，作了精细的考证，接着论述了中国最早出现的译本“《四十二章经》之性质”，对“汉代佛法之流布”，也有扼要而全面的叙述，并重点总结汉代“佛道”的性质，说明当时的佛教信仰，如何被当作中国所谓“道术”的一种，而得以流传。

二部分“魏晋南北朝佛教”，共十五章。先着眼于三国时“佛教玄学之滥觞”，以及两晋之际“名士”与“名僧”的交往，接着综论魏晋佛法兴起之原因，并详述释道安时代之般若学，兼及鸠摩罗什及其门下，包括对僧肇之学的评价，还分析了慧远与道生等在中国佛教史上的地位。对南朝与北朝佛教的性质及其存在的问题、发展方向以及其对隋唐佛教宗派的影响等均有论述。

本书资料丰富，考订精审，作者根据社会各个历史时期的不同特点，以及各派思想的相互影响，着重阐明了发展线索，系统地阐明中国佛教思想不完全等同于印度佛教的信仰，中国佛学发展的道路，主要受中国封建社会正统思想的支配和影响等论断。作者汤用彤还依据充分可靠的历史资料，推翻了在学术界产生过广泛影响的某些错误论断。本书这些学术成就，受到普遍重视，在国内外学术界均有较大的影响。