После приезда Вильгельма из Марбурга начинается многолетнее научное сотрудничество братьев. В 1807 году в «Новом литературном вестнике» в Мюнхене появляются их первые научные статьи о старинных немецких поэмах и средневековом немецком романе. Год спустя братья становятся сотрудниками гейдельбергской «Газеты для отшельников», основанной романтиками А. фон Арнимом и К. Бретано. В 1811 году отдельной книгой появились переводы Вильгельма «Древнедатские героические песни», а вслед за ними вышла первая книга Якоба «О старонемецком мейстерзанге». Хотя братья Гримм работали чаще всего вместе и через всю свою жизнь пронесли чувство взаимной братской любви и глубокой привязанности друг другу, каждый из них сохранял свою творческую индивидуальность, имел свой круг интересов, свое направление в исследовании. Якоб был в первую очередь исследователем, обладавшим строгим аналитическим умом. Вильгельм был натурой художественного склада, поэтом, а потому его привлекало, прежде всего, мастерство поэтических переводов, художественные особенности памятников древней поэзии.
В Касселе братья Гримм начали собирать сказки. Они разъезжали по гессенскому краю в поисках знатоков сказок и, найдя очередного рассказчика, стремились разговорить его, дословно записать очередную сказку. В отличие от своих предшественников, которые по большей части свободно обращались со сказочными сюжетами, братья Гримм в записанных ими устных сказках ничего не меняли и ничего не искажали. Современный фольклор они сравнивали с полем, где буря сгубила почти все колосья, а себя они называли собирателями колосков, уцелевших «где-то возле низкой изгороди или кустарника, окаймляющего дорогу». Эти колоски – «народные песни да вот эти наивные домашние сказки. Места у печки, у кухонного очага, чердачные лестницы, еще не забытые праздники, луга и леса с их тишиной, но, прежде всего, безмятежная фантазия – вот те изгороди, что сберегли их и передали от одной эпохи к другой».
Чаще всего братья Гримм обращались к пожилым людям, так как в первую очередь они хранили в памяти передаваемые из поколения в поколение устные предания, легенды, сказки. Поначалу братья Гримм ставили перед собой задачу сохранить записанную сказку в первозданном виде, зафиксировать наиболее древний ее вариант, в котором отражены еще примитивные формы мышления и языка, народные суеверия. Но со временем братья стали придавать собранному материалу собственную языковую форму, сохраняя при этом нетронутыми сказочные сюжеты, не нарушая строй, композицию сказки, особенности речи ее героев. Они сумели найти тот своеобразный стиль, который позволил сказкам заиграть во всем их поэтическом блеске и благодаря которому сборники сказок братьев Гримм распространились по всему миру.