人才培养
赵元任博学多才，既是数学家，又是物理学家，对哲学也有一定造诣。然而他主要以著名的语言学家蜚声于世。他从1920年执教清华至1972年在美国加州大学退休，前后从事教育事业52年。中国著名语言学家王力、朱德熙、吕叔湘等都是他的学生，“给中国语言学的研究事业培养了一支庞大的队伍”，可谓桃李满天下。
汉语研究
区分字调语调
“字调” 这个名称是赵元任初创的，其所指与汉语语言学和语言教学中所说的“ 声调 ” 基本相同。赵元任清楚地认识到字调、连读变调、句调不是一回事，随着研究的深入，他对字调、 语调的关系逐渐有了明确的阐述，提出了三个著名的比喻——“ 橡皮带 ”、 “ 代数和 ” 、“ 大波浪与小波浪 ” 。这些比喻给汉语语调研究指出了一条捷径。
重视对汉语连读变调与轻重音的研究
赵元任对现代汉语轻重音的研究是开创性的 。他提出汉语口语不是读书腔，也有重与轻，而且轻重音在汉语的语调中非常重要。赵元任在研究中几乎提到了汉语里的各类轻音，并有所区分，基本涵盖了我们今天常说的词重音、句重音、轻声、可轻声、语调轻音、结构轻音等现象。赵元任还注意到了汉语轻重音不同于西方语言的地方，并看到了重音的相对性。
提出汉语语调构造雏形
赵元任出了自己新的三分式结构：调冠—调头—调身，其中调身包含了调核和调尾两部分。赵元任指出汉语语调可以分段来处理，除引入语调构造观以外，赵先生还为汉语语调引入和新创了实用的标调符号 ，这些符号是赵元任考虑到汉语的特点及语调的普遍性而创制的。
对汉语语调进行形式——功能的划分
赵元任首先将语调分为“中性语调 ” 和“ 口气语调 ”，他还按照“ 体式 ” 把口气语调分成 40种，每一种体式对应着一种或几种“ 功用 ” 。前 27种“ 以音高跟时间的变化为主要的成素 ” ，后 13种“ 以强度跟嗓子的性质为主要的成素 ” 。另外，赵元任还将语速的快慢作为语调的一个构成要素(属于时间范畴)。
指出“ 未来 ” 语调研究的方向方法
在汉语语调研究方面 ，赵元任指出语助词还应当系统研究，语调研究的语料来源和分析依然存在问题，标调的符号有待改善，语调分类或可再细，应该加强语调共性研究。这些方面，在今天基本上仍然是语调研究中没有解决、 亟待解决的问题。尤值一提的是，赵元任非常重视语助词在语调中的作用。
音乐创作
赵元任的音乐创作，突破了“学堂乐歌”借用外国乐谱填词的模式，开始完全由中国人独立作曲作词，使中国近现代音乐进入了新的发展阶段，因此，他是中国近现代音乐史上当之无愧的先驱者之一，是我国20世纪20年代优秀的作曲家。
赵元任的音乐创作活动虽然开始于“五四”运动以前，但主要集中在上世纪二三十年代。他的音乐创作主要分两个时期。第一个时期是“五四”运动以后的20世纪20年代，代表作有歌曲《劳动歌》、《卖布谣》、《教我如何不想他》、《上山》、《听雨》、《也是微云》和合唱曲《海韵》等。这些歌曲和他此前创作的部分作品，共14首歌曲，收集在由商务印书馆于1928年出版的《新诗歌集》中。20世纪30年代是赵元任的第二个创作时期，代表作有《江上撑船歌》、《西洋镜歌》等。他还为陶行知等人的许多儿童诗谱写了歌曲，如《手脑相长歌》、《儿童工歌》等，收集在《儿童节歌曲集》(1934)和《晓庄歌曲集》(1936)等作品集中。
赵元任在艺术上勇于创新。他创作的歌曲，音乐形象鲜明、风格新颖、旋律优美流畅，富于抒情性。从内容上看，他的作品多以“五四”以来的新诗为题材，既有时代特点，又有民族风格。从形式上看，他的作品既有效地运用了西方音乐创作技法，又创造性地吸收了我国传统音乐的宝贵经验。他的声乐作品艺术水平较高，对我国近现代音乐创作作出了重要的贡献。许多作品流传至今，成为音乐院校教学和音乐会上经常表演的曲目。
赵元任于1926年创作的《教我如何不想他》，已成为中国近现代音乐宝库中一首经典的艺术歌曲，也是专业音乐学府的优秀声乐教材。它的歌词是刘半农于1920年旅居英国时写的一首新诗——《教我如何不想她》。诗人自己说，它表达的是一个海外游子对祖国“母亲”的思念之情。可1926年赵元任为这首诗谱曲时，把诗中的“她”改成“他”，扩大了“想”的空间，更为含蓄深邃。正如后来赵元任自己所说：“歌词中的他，可以是男的他，女的她，代表一切心爱的他、她、它。”这首歌的旋律优美深情，一方面运用我国戏曲的唱腔，富有“中国的韵味”，另一方面又融进了西洋风格的曲式构思和转调等多声技法，表现了思念和向往层层交织的深挚情意。
赵元任的另一首名作《海韵》(徐志摩词)，是我国最早的一首有影响的多段联缀的合唱作品，创作于1927年。作品用合唱、领唱和钢琴的回旋变奏，生动地描绘了一位美丽勇敢、渴望自由的少女，不畏狂风巨浪的威胁，最终被汹涌的海浪吞没的悲剧故事。作品表现了“五四”时期中国青年反封建、追求个性解放的浪漫主义精神。一曲终了，使人往往依旧沉浸在强烈的共鸣和审美的遐思之中，具有较强的艺术感染力，堪称中国合唱音乐的传世之作。
赵元任也是我国近现代音乐史上最早将中国民歌予以多声改编配置的作曲家。1935年，他为电影《都市风光》写的片头曲《西洋镜歌》，就吸取了民间说唱的音调，揭露和批判了当时都市生活的黑暗。1942年，他在美国创作的《老天爷》，歌词则采用了我国明末的民谣，并具有民间说唱叙事的风格。《老天爷》在20世纪40年代中期传至国内，在反蒋爱国学生的示威游行中唱出来，引起强烈反响。从此，这首歌曲便唱遍全国。
多年的语言研究工作，对赵元任的音乐创作具有明显的影响。他特别注意根据中国语言的声调和音韵特点来处理歌词与曲调的关系，使歌词的声韵与曲调吻合，使歌曲既富有韵味，又有口语化的倾诉感。在创作中，他还注重音乐语言的地方风格。例如，《听雨》将常州话吟诵古诗的音调加以扩展，《卖布谣》是在无锡方言音调基础上创作的，《教我如何不想他》吸收了京剧西皮过门的音调。在歌曲伴奏方面，赵元任十分重视钢琴对塑造音乐形象的作用。例如，在《也是微云》、《上山》、《海韵》等作品中，就运用丰富生动的钢琴织体音型，加强了声乐歌唱的艺术形象和感情的变化。
