史学
先秦史是徐先生的主攻方向，撰文达四五十篇之多。早年的重要论著有著名的《耒耜考》，该文将出土古文字材料与古代典籍及实物相互对照，作了周密的考证，阐明了古农具耒和耜的形制及其功用。关于耒和耜，虽两千年来有不少学者作过研究，但他们大多仅仅根据文献典籍来考察，故而始终众说纷纭，似是而非。该文的发表，一举廓清了这学术上的迷雾。文章首先从考释甲骨文的“藉”字入手，此字字形奇诡，不易认识。以前罗振玉先生曾释为“扫”字，但验之卜辞，字形与辞例均不相合。先生该文联系与此字形相近的金文，探索其发展变化的踪迹，发现甲骨文“藉”字是“象人侧立推耒，举足刺地之形”。此字既明，“耒”字之形以及由耒字省变的“力”字、从力的“男”、“协”、“加”等字的字形均随之而明。一些有关字的本义与引申义也可从而钩稽出来。如金文中的“丽”字，从两耒，古时两耒并耕为耦耕，故而“丽”有匹偶之意，引申之，夫妇二人称为伉丽。这一系列与耒字相关的字，不仅可以证明藉、耒二字考释的正确，并可从金文耒字像秉耒之形而知耒的形制是“上端钩曲，下端分歧”的木制农具。
徐先生对古代生产工具的考察，最终目的是为了揭开古代社会发展的奥秘。他在文中指出：“虽是一两件农具的演进，有时影响所及，也足以改变社会的经济状况，解决历史上的困难问题。”该文发表后，得到了国内外学者很高的评价，在学术界产生了重大影响。
该文的另一重大收获，是古文字研究方法的重要进展。早期的古文字研究，方法很不完善，很多人轻出臆说，不讲究科学的方法，更无周详的考证，务在释出别人所不识的新字，而结果往往是一无所获。而徐先生则是将出土的古文字材料与古代典籍充分结合起来进行古史研究，使文字的考释与古史研究紧密结合，其结果不仅使古史的研究取得重要突破，而且在古文字的考释上也大有创获。陈梦家先生就曾对这种方法给予了充分的肯定，他在谈到《耒耜考》的时候指出：“用这种方法处理文字是很正确的。”(《殷墟卜辞综述》，科学出版社1956年版，第67页。)
为了论证殷商文化绝非受西方外来文化之影响而产生，徐先生发表了若干论著，其中《殷人服象及象之南迁》一文，对商及先商农业之悠久历史进行了全面深入的讨论，论证了甲骨文的“为”字是“从又(手)牵象”，表示役象助劳之意。并从《禹贡》豫州之得名，进一步证实古代河南产象之说，指出“豫”字乃“象”“邑”二字之合文，“予”字乃“邑”字之讹。联系到古时姓名字多从女，表示以“女生为姓”，从而得知舜后为妫姓，乃服象之族;春秋时郑有□之地，也不外因服象而得名。传说舜弟象封于有庳，庳、鼻古音相近通假，鼻为象之特征，有庳盖附会服象之事而出现。
后世传说的古史，多荒诞不经。由于象之南迁，到战国末年，韩非说人们很少看到活象。中原既无象，这就使人们无法理解“象为舜耕”，“商人服象”以及周公“驱虎豹犀象而远之”的传说，这些传说经过徐先生的研究，所谓荒诞也就成为信实了。
徐先生在先秦史研究方面的重要论著还有《殷周文化之蠡测》，该文打破一般学者把我国古代王朝视为同一个民族的传统见解，指出殷周本属两个不同的民族，周人承受殷人文化而有所革新，故而殷周在文字、生活习俗等方面大体相同，而在姓氏、历法等方面则有异，这体现了民族习惯之间的差异。《殷周之际史迹之检讨》，认为太王居岐以后，即以经营南土为其一贯之政策，所谓文王受命，乃是周人国力膨胀已臻极限，舍伐纣而无他途之时的国势，旧史所言文王积德行义之说实不值一辩。《黄河流域穴居遗俗考》，根据考古发掘材料，指出黄河流域有大批竖穴和窦窖，其中有的有足窝可以上下，有的有台阶可以出入，并用古文字材料与上述情况相印证，说明古时黄河流域以穴居为主，这一地区地面建筑的出现，乃是受淮河流域地面建筑的影响所致。《井田制度探源》，认为田的初义为田猎，为战阵，“田之所象，实与田猎之阵营相符”，“井田之形方，实由田猎社会演变而来”;并对周人的“爰田制”作了新的探索和解释，指出殷周之际，荒土颇多，周人在农业上实行粗耕，地力既竭，便转徙他处。其后空地渐少，不能供转徙之用，则须与他人换土易居，这就是爰田制，所谓“爰田”，就是“交换其田”。《论东亚大陆牛耕的起源》，阐明春秋以前牛耕说之不可靠，指出牛耕始于战国时的三晋，而普遍推广则始于西汉赵过。《论周代田制及其社会性质》、《论西周是封建社会——兼论殷代社会性质》两文，从田制入手对周代社会性质作了详细考察，并将殷周社会进行对比研究，指出两者性质不同，殷代是奴隶社会，而周代则属封建社会。这些论文方法新颖，论据充实，创获颇多，此不能一一详述。
徐先生执教于四川大学，居蜀以来，又致力于四川地方史的研究。记述著名特产，作《蜀锦》。考证出土文物的特点及其与中原的关系，作《四川彭县□阳镇出土的殷代二觯》、《四川涪陵小田溪出土的虎钮?于》、《青川木牍简论》等文。探索四川古时与邻接地区的相互关系，撰有《论〈蜀王本纪〉成书年代及其作者》、《试论岷山庄王与滇王庄?》、《宋代斗夷源于楚国令尹子文说》、《川甘边区的白马人为古氐族说》、《〈交州外域记〉蜀王子安阳王史迹笺证》、《古代蜀楚的关系》(与唐嘉弘合作)、《古代都江堰情况探源》等文。晚年出版的《论巴蜀文化》，是他研究四川地方史的代表著作，该书涉及广泛，见解深透，对四川地方史的研究具有不可磨灭的开拓之功。此外，在研究四川地方史的同时，徐先生还把视野扩展到整个西南地区，《论商于中楚黔中和唐宋以后的洞》一文，对历来认识模糊的所谓“洞”的概念作了新的解释，指出“洞”乃是西南少数民族地区的农村公社，从古代一直延续到明清。这些研究成果都受到学术界的普遍重视。
古文字学
古文字学与古史研究互为表里，徐先生在研究古史的同时，在古文字学上也作出了重要贡献。徐先生亲自主持编纂的《甲骨文字典》，是甲骨学划时代的巨著。该书兼采各书之长，独创最先进的编纂体例，对甲骨文字的解释，分为字形、解字、释义三部分，所收甲骨文字形，按时代先后分五期排列，使读者能通过该书对甲骨文有一个较为全面深入的了解。书中既广泛吸收了最新研究成果，又融入了徐先生数十年研究甲骨文的重要收获。对甲骨文字的解释，充分体现了徐先生的研究方法，强调字与字之间的相互联系和文字与历史背景的密切关系，释出许多新字，纠正了许多以往考释工作中的谬误，代表了20世纪甲骨学研究的新水平。由于《甲骨文字典》的这些长处，所以该书一出版，就饮誉中外，受到学术界一致的高度评价。
《金文嘏辞释例》是徐先生研究金文的重要论著。该文全面系统地对铜器铭文的祝嘏之辞作了比较归纳研究，充分结合古代典籍，考释了金文中各种嘏辞的含义，解决了许多前人未曾弄清的问题，并对各种嘏辞的时代进行了探索，许多成果今天看来仍然准确无误。如指出“万年无疆”、“万年眉寿”、“眉寿无疆”等嘏辞主要盛行于西周厉、宣之世;而凡言“无期”者，如“眉寿无期”、“万年无期”、“寿老无期”、“男女无期”等，均为春秋时成周偏东地区之器，结合《诗·鲁颂》“思无期”之语，可知“无期”语春秋时盛行于东方。由此推论，《小雅·南山有台》有“万寿无期”，《小雅·白驹》有“逸豫无期”，或即东周之作。又如金文时常提到“永命”、“灵命”、“嘉命”，以前多误解命为性命之命，该文结合古代典籍指出：命并非性命之命，乃天命。这反映了古人以人世兴衰系于天的思想。在时代上，“永命”主要流行于西周，而“灵命”、“嘉命”则是春秋时的常用嘏辞。由于该文考释精到，论证翔实，因而饮誉学界，成为治金文者的必读参考资料。徐先生在金文方面的重要论著还有：《□氏编钟图释》，对?氏编钟铭文中不常见的疑难怪字作了详细的考释，释出了许多前人不曾认得的难字，并考定该编钟为春秋时晋器。《陈侯四器考释》，综合考察战国时期田齐国君之器，提出了许多新见解。该文在学术界有广泛影响，郭沫若先生就曾根据该文所取得的成果对其所著《两周金文辞大系》作过修改。《禹鼎的年代及相关问题》，联系大量金文材料，对禹鼎的年代作了全面的考察，将该器年代考定在厉王时期。文中并对金文材料所记载的西周时期周王朝与南方淮夷的战争，广泛结合文献记载，作了全面系统的研究，指出西周时期，周王朝与淮夷的战事主要发生在穆、厉、宣三世，使文献记载与金文材料相吻合，在铜器断代和西周史的研究上作出了重要贡献。徐先生在甲骨文研究方面除上举《甲骨文字典》之外，重要的论著还有《甲骨文中所见的儒》，对甲骨文的儒字作了全面的考察研究，指出该字的多种形体，论证了殷商时期儒为巫师一类人物及其对后世的影响。《周原甲骨初论》，对与殷周史实有关的周原甲骨文作了详细的考释，指出了周原甲骨文在字体结构和词汇上的特点，并论证了周原文化的两个来源以及周文王时期的殷周关系，这些成果都在学术界产生了重要影响。
文献学
古代典籍是赖以研究古代历史文化的宝贵材料，对典籍的整理研究直接关系到古史研究的质量，所以自古即有不少学者致力于此。但只有学臻高深、实事求是的学者，其研究成果方能经得起时间的检验。徐先生的《战国策的编写及有关苏秦诸问题》一文，对《战国策》作了深入的研究。战国时期的苏秦和张仪，传统说法一直认为二人是同时的敌对人物。该文广泛结合其它有关典籍，对此作了详细的考证，指出《战国策》中有关苏秦事迹的记载与史实不符，苏、张二人并不同时，张仪早于苏秦。张仪在秦惠王时期(前377—前311年)仕于秦，与之敌对的同时人物是公孙衍和陈轸;而苏秦乃是齐闵王时期(前300—前284年)的风云人物，与之同时的人物是田文。苏秦因替燕国在齐国进行反间活动，被齐国发觉而致死。该文的这些研究成果，竟然为10年后地下出土的考古材料所证实，1974年长沙马王堆汉墓出土帛书《战国纵横家书》，其有关记载与先生所论基本一致。
徐先生在这方面的成果还有：《豳风说》，该文根据《诗·豳风》所反映的风俗习惯和物候农产，指出《豳风》并非如传统所说，产生于高寒干燥的豳地，而应是春秋时期东方鲁国之诗。《左传的作者及其成书年代》一文，指出《左传》记事虽有夸张失实之处，不必尽信，但其成书充分利用了当时的文献材料，保存了许多古史传说，仍不失为研究古史的必读书籍，并将其成书年代考定在公元前375—前351年之间。《九歌九辩考》一文，论证了《九歌》《九辩》并非作于战国末期，而是西汉人所作。另外，徐先生在这方面还有不少研究成果并未公诸于世，如他在讲课中多次谈到《尚书·盘庚》应为西周时宋国人所作，不过，文中的记载仍然符合殷代的实际情况，所据材料是可信的。如篇中讲到盘庚对殷庶民说，如果我做得不对，我的祖先要惩罚我;但如果你们不听我的话而带来了恶果，我的祖先也要惩罚你们，并且还要告诉你们的祖先，你们的祖先也不会来搭救你们。这种祸福由祖先而不由上天的思想，就是典型的殷人思想，等等。这些古文献经过了徐先生的深入研究，将会在学术研究上发挥更加重要的作用。
