Pleijel var en framstående kännare av 1700- och 1800-talens svenska kyrkohistoria (t.ex. Karolinsk kyrkofromhet, pietism och herrnhutism, 1680–1772, 1935). Han utgav Samlingar och studier till Svenska kyrkans historia (1940–83) och grundade 1942 Kyrkohistoriska arkivet med syfte att genom intervjuer samla uppgifter om folklig religiös tradition. Härtill anknyter bl.a.