國音的研究，也就是現代漢語標準音的研究，是趙元任先生語音研究的重要內容之一。他對老國音和新國音都做過係統研究。20世紀20～30年代，他對北京話的語音語調進行過深入的研究。在20年代論文《北平語調的研究》中，他對北京話的語調進行了詳細的分析，建立了漢語語調的研究模式。文中關於口氣語調的論述、分析和描寫突出體現了他的學術創新精神，這方麵的研究以前沒有人係統地做過。趙元任在論述中性語調與口氣語調的關係時，運用自己紮實的數學功底獨創性地提出了“代數和”理論。他在30年代的論文《中國字調跟語調》中則討論了漢語聲調和語調的一些根本性的理論問題和方法論問題。50年代，他又從普通語言學的角度深入探討了漢語字調和語調的關係。雖然有的學者並不同意他提出的“疊加”理論和“代數和”理論，但不可否認他為人們找到了一種新的認識方法。在語音研究方麵，趙元任先生不僅是開創者之一，同時也是把研究不斷引向深入的學者。
在漢語語法方麵，趙元任先生是第一個也是最成功地運用結構主義語言學的理論方法研究漢語語法的學者。1948年趙元任先生出版了《國語入門》（後由李榮先生編譯為《北京口語語法》，開明書店1952年）。此書率先引進結構主義語言學的新方法分析了漢語語法的特點，建立了一套新的語法體係，給漢語語法研究帶來了新思路，奠定了此後一個時期結構主義漢語語法研究的理論基礎和基本格局。此書雖然借鑒了美國結構主義語言學的理論方法，但又不拘泥於這一學派的理論方法。他以活的語言為研究對象，善於發掘材料，這種重視從語言事實得出結論的研究思路為後人樹立了榜樣。可以說此書是中國現代語法學的奠基作之一，在語法分析的理論、方法和體係上對以後的漢語語法研究產生了極其深遠的影響。
趙元任先生還是中國社會語言學的先行者，他在社會語言學方麵所做的研究，其範圍和內容相當廣泛，雖沒有對社會語言學的學科性質、研究對象和範圍方法等重大理論問題做過專門論述，但對社會語言學的一些重要研究領域卻曾做過深入的研究，並發表過相當精辟的見解。他在社會語言學方麵的研究涉及語言的社會屬性、語言變異、語言接觸、語言社會應用等方麵。在其中多個研究方麵他仍體現了一貫的學術創新精神。他於1931年發表的《反切語八種》是我國最早的一篇討論語言集團變異的文章。這是一篇比較全麵係統探討從語音形式構成秘密語的論文，不僅細致描寫了反切語的形式特點，還對其使用範圍及其社會功能做了一些討論和分析。
他在語言教學方麵的研究也有獨到之處。
由於他精通多種外語，因此經常從雙語教學的角度，特別是從語言比較的角度來闡述問題。他吸收了直接教學法和聽說教學法的合理成分，根據自己的教學經驗和理論素養，富有獨創性地提出了一套語言教學理論。這種理論對於今天我們的外語教學和漢語教學，仍然具有一定的指導意義。
趙元任先生的這種學術創新精神來源於他一貫的實事求是和博采眾長的學術作風。
這種作風得益於他在中西合璧的文化氛圍中長大，融合了中西文化的精髓。他出身於書香門第，其六世祖趙翼是清朝中期著名史學家和詩人，這使得他從小就耳濡目染了許多中國傳統文化的內容。18歲他去美國接受了西方完備的高等教育，大學讀的是數學和物理，後來獲得的是哲學博士學位，還曾在清華教授心理學等課程。因而他的學術風格既有西方的注重實據的理性精神，又有不恥下問、博采眾長的傳統作風。
革新從不容易簡單。然上進者必須學會破舊立新。否則，你永遠無法打開成功之門。