Die Geschichte der Kunst des Alterthums Winckelmanns eingehende Lektüren, sein umfassendes Studium der Altertümer sowie die Ausgrabungen am Golf von Neapel münden in sein Hauptwerk, die 1764 veröffentlichte Geschichte der Kunst des Alterthums. Eine zweite, vielfach ergänzte Auflage ist posthum im Jahr 1776 erschienen. In dieser Schrift ist es Winckelmann gelungen, wie schon sein Zeitgenosse Johann Gottfried Herder bemerkte, in den »Wald von vielleicht 70 000 Statuen und Busten, die man in Rom zählet«, eine historische Ordnung einzuführen (Denkmahl J. J. Winckelmanns, 1777). Grundlage dieser Ordnung ist die chronologische Abfolge verschiedener »Stile«, die Winckelmann als erster in dieser Form beschreibt. »Die Geschichte der Kunst soll«, heißt es in der Vorrede, »den Ursprung, das Wachsthum, die Veränderung und den Fall derselben, nebst dem verschiedenen Stile der Völker, Zeiten und Künstler, lehren«. Bei jeder der untersuchten antiken Zivilisationen (Ägypten, Phönizien, Persien, Etrurien, Griechenland und Rom) wird die Kunstproduktion in verschiedene Phasen eingeteilt, mit denen jeweils ein eigener Stil verknüpft ist. Darüber hinaus wird jeder Stilepoche ein unterschiedlicher Rang in der Skala des Kunstschönen zugewiesen. Dabei steht für Winckelmann außer Zweifel: Erst unter den Griechen erreicht die Kunst ihren absoluten Höhepunkt. Seine Geschichte will somit keine »bloße« Chronologie, sondern ein »Lehrgebäude« sein, ein System also, das den Leser anhand der historischen Erzählung in die konstanten Grundsätze der Kunst einführt.

»Die Kunst unter den Griechen hat, wie ihre Dichtkunst, nach Scaligers Angeben, vier Hauptzeiten, und wir könnten deren fünf setzen … [D]a aber das Ende derselben außer die Gränzen der Kunst gehet, so sind hier eigentlich nur vier Zeiten derselben zu betrachten. Der ältere Stil hat bis auf den Phidias gedauret; durch ihn und durch die Künstler seiner Zeit erreichete die Kunst ihre Größe, und man kann diesen Stil den Großen und Hohen nennen; von dem Praxiteles an bis auf den Lysippus und Apelles erlangete die Kunst mehr Grazie und Gefälligkeit, und dieser Stil würde der Schöne zu benennen seyn. Einige Zeit nach diesen Künstlern und ihrer Schule fing die Kunst an zu sinken in den Nachahmern derselben, und wir könnten einen dritten Stil der Nachahmer setzen, bis sie sich endlich nach und nach gegen ihren Fall neigete.«
(J. J. Winckelmann, Geschichte der Kunst des Alterthums, 1764)

Geschichte der Kunst des Alterthums, Dresden 1764
Anmerkungen zur Geschichte der Kunst des Alterthums, Dresden 1767
Geschichte der Kunst des Alterthums, Wien 1776