统一之后，特别是自隋王朝设立郡国之学以养士，开设明经、进士科取才以后，没有一个统一的经解作教材和课试标准，势必给教育和选举工作带来很多麻烦。史载隋文帝下令考试国子学生，准备择优录用，可是“自正朔不一将三百年，师训纷给无所取正”（《隋书儒林传》），众博士无法评出考卷。有鉴于此，唐太宗下令孔颖达主持编纂五经注疏定本。
同与编修之事者尚有多人，以孔颖达为其首领。在注疏编纂过程中，义例的制定，是非的考论，皆由颖达我夺。首先，孔颖达在众多的经书章句中，选择一家优秀的注释作为标准注本，然后对经文注文详加疏通阐释。
《周易》经注，西汉的梁丘、施、高氏之学，都已亡于西晋，京氏、孟氏流于谶纬灾祥，学者不传。南北朝唯传郑玄、王弼易注。郑氏讲爻辰象数，王氏详玄学义理，相比之下，王注义例明备，“独冠古今”，故孔颖达《易》用王注。《书经》，欧阳、大小夏侯也都亡于永嘉之乱，南北朝多尊郑注。东晋梅赜进献《尚书孔安国传》，号称古文，篇章也比郑注为多，时人不知其伪，大行于南朝，隋代“二刘”也研习孔传，孔颖达初本习郑氏《尚书》，后从刘焯传孔义，认为“其辞富而备，其义弘而雅”（《尚书正义序》），遂定伪孔传为圭桌。《诗经》，齐诗亡于曹魏，鲁诗亡于西晋，韩诗虽存而无传人，唯毛诗郑笺，独行于世，孔颖达正义，《诗》用毛传郑笺。《礼》，本有《仪礼》、《周礼》、《礼记》三经之别，但是《仪礼》、《周礼》为制度仪文，缺乏义理，亦少文采，《礼记》则事文义理兼具，因此三礼之中独取《礼记》，注用郑玄。《春秋》，亦有公羊、谷梁、左氏三传，其中公谷空言说经，不及左氏事富文美，因此以《左传》附经。孔颖达历考汉晋训贴，大多杂取公谷，为例不纯，唯西晋杜预集解，“专取丘明之传以释孔氏之经”，尊经重本，“子应乎母，以胶投漆”（《春秋左传正义序》）。更重要的是杜氏为《左传》总结有“五十凡例”，补充了左氏在三传中义理贫乏之不足，与仅重文字训诂的各家传注不可同日而语。见解最高，体例最善，故于众解，独取杜氏。
《唐会要》（卷77）说：“贞观十二年国子祭酒孔颖达撰工经义疏170卷，名曰《义赞》，有诏改为《五经正义》”。考本传，孔颖达贞观六年除国子司业，七年与魏征等同修《隋书》，十一年修正礼，十二年官进国子祭酒。可见《五经正义》的编修是在十二年孔颖达做国子祭酒任内。从受诏到成书，前后不过一年，文成数十万字，为卷170，真是神速！神速！究其原因，盖有二焉：一是得博学诸儒的通力合作。参加修《周易正义》的有颜师古、司马才章、王恭、马嘉运、赵乾叶、王琰、于志宁等；修《尚书正义》的有王德昭、李子云；修《毛诗正义》的有王德昭、齐威等；修《礼记正义》的有朱子奢、李善信、贾公彦、柳士宣、范义囗、张权等；修《春秋正义》的有谷那律、杨士勋、朱长才等。参修诸人都是当时儒学的第一流人材，博极群书，精通五经。颜师古，是颜之推之后，“少传家学，博览群书，尤精训诂”，曾奉太宗诏考订五经文字异同，撰《五经定本》，做了经书的文字统一工作；又撰《汉书》注，大重于时，至今仍是研究《汉书》最优秀的古注。司马才章传家学，通五经，为国子助教；王恭精三礼，并私撰《义证》，“甚为精博”；马嘉运兼通儒释二教，“尤善论难”，高宗朝为国子博士，侍讲殿中；谷那律淹贯群书，被褚遂良称为“九经库”；朱子奢少习《左传》，善属文，为中书舍人；杨士勋、贾公彦都是《春秋》、《礼》学专家，杨后来撰有《春秋谷梁传疏》、贾撰《周礼》《仪礼》二疏，与《五经正义》一并传为千古仪则，为今传《十三经注疏》之一。其余诸君也都以学问官至国子、太学、四门学的博士或助教。（两《唐书》儒林传及本传）孔颖达领导的《五经正义》编纂班子，真是英才荟萃，通儒群集，难怪乎成书迅速。
原因之二，是有前人成果可供借鉴。南北朝时期，儒生依照佛教讲疏的形式，对五经作有多种义疏，孔颖达对各家义疏进行比较，选择优秀底本，再融会众说、剪裁诸家，折衷以己意。善于利用前人劳动成果，有前人努力为基点，自然见效快，成功伟。这就是《五经正义》成书快的又一个秘密。当时，《周易》，江南有义疏十余家，但都“辞尚虚玄，义多浮诞”（《周易正义序》），于是孔颖达取其合乎孔子思想，与王弼注并行不悖的说法，著为正义。《尚书》有蔡大宝、巢猗、费囗、顾彪、刘炫、刘焯《正义》，前面数人多互相因循，义理浅略，唯颖达老师“二刘”“最为详雅”。遂依“二刘”书疏为本，而删其狂傲和虚华。《诗经》义疏有全缓、何胤、舒援、刘轨思、刘丑、刘焯、刘炫诸家，也是“二刘”诗疏“特为殊绝”，于是“据以为本”（《毛诗正义序》），而匡其轻狂，补其疏略。《礼记》有贺循、贺囗、庾蔚、崔灵思、沈重宜、皇侃、徐遵明、李业兴、李宝鼎、侯聪、熊安生等疏，皇、熊二家最流行，其中皇氏最优秀，孔颖达乃“据皇氏为本，其有不备，以熊氏补正”（《礼记正义序》）。《春秋左传》义疏有沈文阿、苏宽、刘炫等家，孔颖达认为：“刘炫于数君之内，实为翘楚”（《左传正义序》），故依据刘疏，补以沈氏，若两家俱失，则申以己见。
虽有前儒义疏可为依据，但孔颖达等人利用这些材料，态度极为严谨，除对诸家注疏详加审定，汰劣取优外，对被选为底本的义疏，孔颖达也认真甄别，严格笔削，即使是前辈权威和自己的老师，也决不盲从。刘焯、刘炫，为孔颖达素所敬仰，他称赞他们“并聪颖特达，文而又儒，擢秀干于一时，骋绝辔于千里，固诸儒之所揖让，日下无双。于其所作疏内，特为殊绝”。（《毛诗正文序》）但是他又常常指出二人恃才傲物、好非毁先贤，穿凿附会、自立新说的毛病。如刘焯的《尚书》义疏常常故弄玄虚，求险探深，孔颖达批评他们有“非险而更为险，无义而更生义”（《尚书正义序》），就像在平缓的河流中平掀怒浪，在静止的树梢上更震狂飘，实在是无益的游戏，反教学者更生疑窦。刘炫的《尚书》义疏依焯疏删繁就简，但义理过简，文辞太华，文胜于质，也不足以作为后生典范。刘炫的《春秋左传》义疏，孔颖达在称赞之余，也不忽略其一意在矜伐，性好非毁”（《春秋左传正义序》）的敝病，以谓刘疏聪惠辩博无人可比，但是发明义理，造诣不高。对于其他各家取作底本的义疏，孔颖达也都每每指陈疵暇，各论得失。删修笔削，“必取文证详悉，义理精审，剪其繁芜，撮其机要”。因此避免了官修图书，杂而不纯的毛病，保证了《五经正义》的质量。
《五经正义》的编撰方法是，首先列出经文、注文，接着串讲经文大意，然后疏通注文，说明注文之所以然。如《诗经·周南·关睢》“窈窕叔女，君子好逑”一句，毛传说：“窈窕，幽闲也。淑，善；逑，匹也。言后妃有关睢之德，是幽闭贞专之善女，宜为君子之好匹。”郑笺说：“怨耦曰仇，言后妃之德和谐，则幽闭处深宫贞专之善女，能为君子和好众妾之怨者。言皆化后妃之德，不嫉妒，谓三夫人以下。”正义首先串讲经文说：“性行和谐者是后妃也。后妃虽悦乐君子，犹能不淫其色，退在深宫之中，不亵渎而相慢也。后妃既有是德，又不妒嫉，思得淑女以配君子，故窈窕然处幽闭贞专之善女，宜为君子之好匹也。以后妃不妒忌，可共事夫，故育宜也。”再疏通毛传说。“窈窕者，谓淑女所居之宫形窈窕然，故笺言幽闭深宫是也，（毛）传知然者，以其淑女已为善称，则窈窕宜为居处，故云幽闭，言其幽然而闲静也。扬雄云‘善心为窕，言容为窈’者，非也。逑，匹，《（尔雅）·释诂》文，孙炎云：‘相求之匹’，《诗》本作逑，《尔雅》多作仇，字异音义同也。又回后妃有关睢之德，是幽闲贞专之善女，宜为君子之好匹者，美后妃有思贤之心，故说贤女宜求之状。……”以下接着又疏证郑笺。正义有说有证，层次清楚，释义分明，繁而有要，齐全周详，就像老师宿儒的讲义一样。因此，于志宁称之为“万古之仪型，一代之标的”。正义为了说明注文，往往旁征博引古籍和前贤解说，体大思精，资料至为丰富。如上引为释毛氏传文，正义引用了《尔雅·释诂》和扬雄、孙炎之说。在疏证毛传关于“关关睢鸠，在河之洲”的解释时，甚至引达《尔雅》释估、释鸟、释水、《五经定本》、俗本《毛诗》等文献资料，兼及郭璞、陆机、扬雄、许慎、李巡等人之说，还参证《诗经》江有渚、蒹葭、谷风、采蘩等篇中毛传郑笺的解释，反复周致，论证详明。人们既可以利用它来研习五经，寻求定解，从这个意义上来说，《五经正义》是教科书，是法典；在古书佚散非常严重的情况下，人们也可以通过它保存的汉晋经说来窥探汉学风貌，研究两汉以及魏晋经学的历史，从这个意义上来说，《五经正义》又是旧说府库、资料宝藏。由此看来，《五经正义》既作为标准范本有功于来学，也作为旧说渊薮有功于前贤。贞观十二年书成奏上，唐太宗目睹盛事，大为高兴，下诏褒奖说：“卿等博综古今，义理该洽。考前儒之异说，符圣人之幽旨，实为不朽！”赐孔颖达绢帛三百匹。
完成了《五经正义》后，孔颖达已是十分疲倦了，上表请求退休。恰在这时，曾参与《周易正义》修撰的马嘉运摘取《五经正义》中的疏漏之处，大做文章，“每椅摭之”（《唐会要》），“致相讥低”（《唐书》本传）。十六年，唐太宗仍令孔颖达组织人马重加审订。正义因书出众手，工程浩大，成书仓促，自然难免偶尔失误，如在《尚书·舜典》“朴作教刑”下称鞭刑“大隋造律方始废之”，《吕刑》“宫辟疑赦”下称“大隋开皇之初始除男子宫刑”等，以唐臣而称“大隋”，实在是有违君臣体统。似此之类，皆因依据“二刘”疏本，而与修诸儒又失于删正的缘故。审定工作异常缓慢，直到贞观二十二年（648）也未能完成，75岁的孔颖达带着遗憾，离开了人间，审定正义的工作一直到唐高宗永徽四年（653）才告结束，前后经历12年。高宗诏令颁《五经正义》于天下，“每年明经，依此考试”（《唐会要》卷77）。
孔颖达死后，唐太宗许他陪葬昭陵，于志宁题写墓碑，“九泉虽囗，千载名扬”。作为一个纯粹的儒者，得此礼遇，孔颖达在天有知，亦可无憾于泉下了。
三、纵论正经 精义霞开
《十八学士图赞》称赞孔颖达说：“道光列第，风传阙里。精义霞开，扌炎（舒展）辞飙起。”说他儒学修养很高，有当年孔子之风。讲经时精义灿然，犹彩霞满天；发表演说，口若悬河，如江飙陡起。验之颖达事迹，实非虚美之辞。孔颖达所修《五经正义》，不仅仅是前贤经说的材料堆积，其间贯穿了他精到的经学思想，这集中反映在正义前言和卷首题辞中。
孔颖达深于《易》理，前人已有公论。宋人张唐英说：“孔颖达尝撰《周易正义》，又与马嘉运、赵乾协《叶》、苏德详等参详，以行于世。观其发明三圣之旨，通贯万化之蕴，其深于易乎！”（《全宋文》35册597页）其《周易正义》卷首题辞通过论《易》，阐发了系统的宇宙变化思想。首先，他揭示《易经》主旨在明变化之道，说：“易者变化之总名，改换之殊称。”（《周易正义卷首》，下同）变化运动存在于天地开辟之际，世间一切事物的存在形式即是运动：“自天地开辟，阴阳运行，寒暑送来，日有更出。”每一事物，无时无刻不处于运动变化之中。世界乃“新新不停，生生相续”，不断更新的世界。其更新不已的力量源泉在于运动，在于“变化之力，换代之功”。“易”之称即是对运动现象的概括，《易》建立的基础也就是运动变化。其次，孔颖达认为运动变化的根本在于阴阳二气之消长。圣人作卦，画“一”爻以象阳，画“一”爻以象阴；画八经卦为三爻，象天地人，亦即“三才”，以示运动法则贯穿天地人之中，曰：“变化运行在阴阳二气，故圣人初画八卦，设刚柔两画象二气也；布以三位象三才也；谓之为易，取变化之义