20世紀50年代，竺可楨在主持我國自然區劃工作中進一步指出，“社會發展的階段不同，對於自然區劃的要求也不一樣”，“服務對象不同，區劃的原則和方法亦不一樣”。根據所具有的資料，結合國家需要，他強調了各種自然區劃要互相協調，以服務於農業為主要目標。在中國東部現有部門區劃和綜合自然區劃的各套方案中，都采用的東北、華北、華中、華南等四大自然區劃名稱，也以竺可楨為始。1916年他發表的《中國之雨量及風暴說》一文中，采用雨量進行農業氣候區劃，提出了我國氣候區劃的三條原則，將我國分成8大類，這是我國第一個氣候區劃論文。盡管由於受當時資料所限，但與今日的氣候區劃相比，大體是一致的。
在區劃工作中，對於我國亞熱帶的劃分，在50年代一度成為爭論的熱點。前蘇聯科學家從氣候學上發生觀點出發，主張在亞洲東部，以夏天熱帶季風所能達到之界限為亞熱帶的北界，這樣將黑龍江南部以南，包括華北全部，內蒙古、新疆大部都屬亞熱帶範圍，使華南和東北、內蒙古等處於同一氣候帶，而國內一時也有附和者。竺可楨認為，“這在農產品方麵，與過去我國人民對於溫帶、亞熱帶的傳統觀念相距太遠，在實際應用上似亦不合適”。他專寫《中國的亞熱帶》一文指出，劃分亞熱帶的原則，最重要的是從實用觀點和發生觀點出發，兩者如不能兼顧，則為地區的經濟建設起見，實用觀點更為重要。在綜合分析了各種爭論點之後，竺可楨提出了亞熱帶劃分的標準為積溫4500－8000℃，最冷月氣溫2－6℃，無霜期240－365天。按此劃分，則我國亞熱帶北界接近於北緯34度，即在淮河、秦嶺、白龍江一線，為各方接受，從而消除了混亂，統一了區劃上的體係。
開創台風與季風研究
竺可楨祖籍紹興，屬多台風區，自幼便體會到勞動人民飽受台風災害之苦。因此，當他於1913年考入美國哈佛大學攻讀氣象學以後，便開始了台風研究。他在《遠東台風的新分類》和《台風的源地與轉向》兩文中，首先剖析了在他之前外國學者分類的優缺點，又分析了1904－1915年間247個台風的季節分布源地及路徑與轉向地點，進而提出了台風分類的新原理，將台風分為6大類型（中國台風、日本台風、印度支那台風、菲律賓台風、太平洋台風、南海台風）和21個副型，這是我國人最早所作的台風分類，較前人分析更清楚、肯定，前進了一大步。對於台風運動速度和轉向問題，竺可楨在70年前的研究雖較今天為簡單，但結果卻和現時所得的大體相符。
當時，台風強度尚無被人們所公認的量度指標，竺可楨首先提出以風速等級作為劃分台風強弱的指數，這一思想一直為後人研究台風強度所遵循，並被移置到衡量溫帶氣旋上。目前國際上的規定也是以風速大小來判斷是否為台風和它的強度的。另外，由於當時尚無現代手段觀測台風，僅憑簡單的觀測資料，研究台風的結構是十分困難的。但是，竺可楨卻能精辟地指出：“台風中心，溫度多突增高，濕度則劇烈遞減，故必有緩和之下沉氣流存在。雲雨之消散與風速之衰減即係於此”，這一分析判斷為後來現代化的觀測所證實，確屬真知灼見。
竺可楨在《東亞天氣型的初步研究》一文中，比較全麵地分析了東亞氣壓場形勢，將中國海平麵天氣圖分成冬、夏兩大類型和9個副型，描述了各類天氣型的天氣特征，統計了兩大類型出現的頻率。此外，他還將我國暴雨分為6類，逐月統計了出現頻率，這是我國最早的天氣氣候方麵天氣類型的研究工作，具有經典意義。
季風是我國最重要的氣候現象，它的態勢決定了我國雨季的形勢，其變化主宰了我國的旱澇，因而受到竺可楨的高度重視。早在1916年竺可楨通過潛心研究發表了他第一篇氣象論文——《中國之雨量及風暴說》，闡明了季風是海陸熱力性質不同的產物，對我國雨量分布有重要意義，開創了我國季風氣候學的工作。