在《台灣石器時代遺物的研究》一文中，林先生係統比較了兩地共存的有段石锛、有肩石斧、印紋陶、彩陶等特征鮮明的考古文物，更明確指出：“台灣的新石器時代文化雖有一點地方特征，但從大體上看，卻是屬於祖國大陸東南一帶係統。”“台灣新石器人類應是由大陸東南部遷去。”他從微觀的考古調查、發掘入手，又以宏觀的大勢鳥瞰，最早論證了台灣史前文化的源頭在大陸東南，並提出了中國東南區考古文化區係性的科學理論。結合兩次圓山調查成果，林惠祥在這篇論文中，就閩台考古的許多重要問題都作了精辟的論述，已經形成了閩台考古研究的基本理論框架，迄今關注閩台關係的曆史、考古學者在這方麵的許多成果仍沒有超出林惠祥當年的研究範圍。因此，林先生不但是大陸學者中實踐台灣田野考古的第一人，而且在閩台文化關係的考古學研究上，為後人創立了一套迄今仍適用的理論框架。
《中國東南區新石器文化特征之一：有段石锛》是林先生臨終前完成的最後一篇遺作，發表於1958年。在著名的《中國東南區新石器文化特征之一：有段石锛》一文中，概況了“原始型”、“成熟型”、“高級型”三種不同形態有段石锛，這種對有段石锛分布的類型學概括，為有段石锛的起源和傳播提供更為堅實的科學論證。“在中國大陸東南區即閩、粵、浙、贛一帶地方發生，然後向東南麵傳播於台灣、菲律賓以至太平洋三大諸島。”林先生不但開創性地通過一種典型考古文物首次複原了我國大陸東南史前文化通過台灣向東南亞、西南太平洋群島傳播地海上通道，還因最早發現考古學上的“東南區”文化，從分區的高度認識中國境內不同族群的史前文化，突破中原中心模式，成為區係類型這一基礎考古方法在我國的奠基者之一。林先生最早提出，有段石器是古代百越文化的遺物，二十多年來的考古發現與研究證實，有段石器是新石器時代百越文化的重要特征之一。對有段石器的研究，無疑是探討古越人曆史的重要途徑。所以，這篇文章的意義不僅在於對有段石锛做了專題研究，而是通過它比較明確地界定了考古學文化上“東南區”的時空範圍，與華北、東南亞、西南太平洋群島等周鄰關係的基本線索等，這些論述迄今仍是東南區考古學者所必須遵循的基本理論框架。
李亦園認為，林教授在包括台灣的華南各地考古發現及其研究，最重要的貢獻仍是在肯定台灣在新石器時代即是大陸東南部新石器文化的一部分。林教授在《台灣新石器時代遺物的研究》及《中國東南區新石器文化特征之一：有段石锛》兩篇論文中，有如下的闡述：“在二三千年前隻有這種人住在大陸東南即台灣的對岸，他們又是處在新石器時代末期，他們又習慣水上生活，多食海產，善能駛舟，他們的石器陶器又和台灣發現的相同，然則推測這種人會被漂流到澎湖台灣，似乎不會完全無可能吧。這樣講來台灣的新石器時代人類便應是古越族的一支了。（1955）”
可見我國台灣在新石器時代便曾有一支人類由大陸的沿海地方漂流過去，帶了新石器的文化即磨製石器和印紋陶彩圖黑陶等技術進入台灣，這種從大陸過去的新石器時代人，便成為後來的高山族的一支主要來源。到了後來台灣脫離新石器時代，進入鐵器時代，也是由於大陸方麵於三國和隋代傳入鐵器。台灣在新石器時代，無論民族和文化都有大部分是由祖國大陸過去的，由此可以推知台灣是自太古以來，即自遠古當地初有人類以來，便和中國大陸有很密切的關係了。（1955）
有段石锛是怎樣從大陸向諸島發展的，有段石锛既是大陸發生的，究竟是怎麼過海傳到台灣島、再越過大洋向菲律賓和波裏尼西亞諸島，它的路線是怎樣的？試為推測如下：
台灣應是由閩粵過去。台灣距離大陸很近，隻有一百餘海裏，古書說在福建東麵海裏晴天還可依稀見台灣的遠山。三國時發現台灣，其時台灣的土人還在石器時代，推測台灣的開始有人類約在三千年前，閩粵在三千年前還在新石器時代，由時間算來是相當的……古時閩粵人既能漂流過去，當然新石器時代的石器陶器技術也可能帶去。現在隔一衣帶水的兩地都發現相類的石器陶器，如有段石锛有肩石斧印陶變相的彩陶黑陶，這是有其理由的。（1956）
而《台灣番族之原始文化》一書用民族學的方法調查研究高山族，林惠祥是中國學者第一人。此前記述高山族較多的中文資料的就是清代文獻了。所以該書是我國現代學者第一本有關台灣高山族的調查報告和專著，書中部分文物保存在廈門大學人類博物館。書中以大量考古、文物和文獻資料，論證了高山族和祖國人民之間密切的淵源關係。該書，曾被列為曆史語言研究所專刊。同時，林先生還到台北圓山調查新石器遺址，發現新石器和陶片等物，根據福建和台灣新石器時代文化的比較，論證祖國大陸和台灣之間悠久的曆史淵源關係。