Josef Friedrich Doppelbauer schuf ein umfangreiches kompositorisches Werk, das fast alle Gattungen beinhaltet. Den wichtigsten Teil des annähernd 600 Titel umfassenden Oeuvres nehmen das Orgelschaffen sowie die geistliche und weltliche Chormusik ein.

Als Organist war Doppelbauer bekannt für seine Improvisationen, für die er mit zahlreichen Preisen ausgezeichnet wurde. Seine Virtuosität in diesem Bereich fand auch Ausdruck in den Kompositionen. Rudolf Walter nennt drei charakteristische Qualitäten in Doppelbauers Orgelschaffen: sicherer Sinn für orgelmäßigen Satz, er nütze stets die vorteilhaften Lagen aus und setze das Pedal wirkungsvoll ein, hohes satztechnisches und formales Können, sowie entwickelter Sinn für Registerfarben und -mischungen. Doppelbauer versah seine Werke immer mit genauen Registerangaben, sodass der Spieler klare Vorstellungen von den klanglichen Absichten des Komponisten erhält.

Die geistliche Vokalmusik entstand anfangs in direktem Zusammenhang mit seiner Tätigkeit als Chorleiter in der Stadtpfarrkirche Wels. Er schuf zahlreiche Chorstücke für den unmittelbaren Gebrauch im Gottesdienst und einige Messen. Zu seiner weltlichen Chorliteratur inspirierte ihn auch seine Arbeit mit dem Bach-Chor Wels. Doppelbauer schrieb über seine Chorkompositionen: „Grundsätzlich schreibe ich Vokalmusik nicht als absolute Musik plus Text sondern bemühe mich, aus dem Sprachrhythmus und Sprachklang heraus zu schreiben. Der Text ist für meine Vokalmusik strukturbildend, nicht nur seiner Aussage nach, sondern auch in seiner sprachlichen Substanz.“

Einen umfangmäßig kleineren Teil im Schaffen des Komponisten nehmen die Stücke für Orchester und die Kammermusik ein. Er schrieb ein Oratorium, das in zwei Fassungen vorliegt. Es folgt in seinem Aufbau dem Altar von Michael Pacher in der Wallfahrtskirche St. Wolfgang. Doppelbauer bearbeitete auch Lieder und Choräle und gab fremde Werke heraus. Seine Liedsätze sind einem breiten Publikum bekannt. Zur Bearbeitung von Liedern schrieb er:

„Es ist ein Irrtum zu glauben, für Kleinformen genüge ein minderes Talent. Man beherrscht diese erst, wenn man die große Form beherrscht, denn die Kleinform ist Konzentrat und nicht nur Skizze oder Reduktion.“