1-Descartes. Essai d’histoire culturelle d’une grandeur philosophique (17e-20e siècle), Paris, Presses de Science Po, collection « Facettes », 2002, 346 pages.
2-Paris, capitale philosophique de la Fronde à la Révolution, Paris, Editions Odile Jacob, « Collection Histoire », 2005, 311 pages.
3-Le Temple de la sagesse. Savoirs, écriture et sociabilité urbaine (Lyon, 17-18e siècles), Paris, Editions de l’EHESS, « Civilisations et société », 2005, 516 pages.
4-L’Epreuve libertine. Morale, soupçon et pouvoirs dans la France baroque, Paris, CNRS Editions, 2008, 279 pages.
5-Métropoles de papier. Naissance de l’archéologie urbaine à Paris et à Londres (XVIIe-XIXe siècles), Paris, Les Belles Lettres, 2012, 310 pages.
6-A toutes voiles vers la vérité. Une autre histoire de la philosophie au temps des Lumières, Paris, Le Seuil, « L’univers historique », 2014, 393 pages [traduit en turc et publié par Yapi Kredi Yayinlari (YKY) (2018)].
7-La passion de la vérité : retour sur une pratique philosophique de plein air au temps des Lumières, Paris, Editions de la Fondation Calouste Gulbenkian, 2016, 73 pages.
8-Sciences en société de la Renaissance à nos jours, Paris, La Documentation Photographique, 2017.
9-La Prose des savoirs. Pragmatique des mondes intellectuels, Strasbourg, Presses de l’université de Strasbourg, « Histoire et philosophie des savoirs », 2020, 306 pages.
10-Seconde nature. Rematérialiser les sciences de Bacon à Tocqueville, Dijon, Les presses du réel, 2020, 263 pages.
11-Les voyageurs du doute. L’invention d’un altermondialisme libertin (1620-1820), Paris, Fayard, 2023.
Ouvrages dirigés
-Avec Nicolas Offenstadt, Luc Boltanski, Elisabeth Claverie (dir.), Affaires, scandales et grandes causes. De Socrate à Pinochet, Paris, Editions Stock, « Les essais », 2007.
-Lorraine Daston, L’économie morale des sciences : jugements, émotions et valeurs, Paris, La Découverte, Futurs antérieurs, 2014, traduit par Samuel Lézé, introduction and présentation par Stéphane Van Damme.
-Dominique Pestre (dir.), Histoire des sciences et des savoirs, vol. I dirigé par Stéphane Van Damme, De la Renaissance aux Lumières, Paris, Edition du Seuil, 2015. Traductions en arabe, coréen et chinois (édition de poche en Points Seuil, 2019)
-Avec Hanna Hodacs, Kenneth Nyberg (dir.), Linnaeus, Natural History and the circulation of Knowledge, Oxford, Oxford University Studies in the Enlightenment, 2018.
-Avec Christophe Charle, Daniel Roche et al., Europe. Une Encyclopédie historique, Arles, Actes Sud, 2018.
-Avec Charlotte Guichard (dir.), Les Antiquités dépaysées. Une histoire globale des cultures antiquaires au XVIIIe siècle, Liverpool, Liverpool University Press, 2022.
