Бочаров прославился своими исследованиями по русской литературе XIX века, в первую очередь книгами «Роман Л. Н. Толстого 'Война и мир'» (1963) и «О художественных мирах» (1985). Последняя представляет собой сборник статей разных лет о произведениях Пушкина, Гоголя, Достоевского, Платонова и других классиков. Открывается книга статьей о композиции «Дон-Кихота».
Бочаров входил в редколлегии нескольких знаменитых изданий, в том числе Академического полного собрания сочинений Пушкина, словаря «Русские писатели 1800−1917» и журнала «Вопросы литературы».