1938年，丁聲樹寫成《詩卷耳芣苢“采采”說》一文，他通考全部《詩經》以及先秦群經諸子，論證了“三百篇中，外動詞不用疊字，凡疊字之在名詞上者盡為形容詞，則《卷耳》、《芣苢》之‘采采’，其義自當為眾盛之貌，不得訓為采取。”他從“采采”這一疊詞的研究，推及先秦時代隻有形容詞和不及物動詞可以重疊，及物動詞不能重疊的規律。嚴密的論證，精辟的結論，令人耳目一新。
1942年，他寫出了名為《論〈詩經〉中的“何”“曷”“胡”》的力作，分析了“何”、“曷”、“胡”三個疑問代詞在《詩經》中用法的區別。他論定“曷’字在《詩經》中絕大多數的用法是表‘何時’，而且一律指的是未來的時間”；“胡’字在《詩經》中絕大多數之例都是表‘何故’。何‘、’曷偶然也有這樣用的，但很不多見”；“何”的用法則有表示“何物”、“何事”，加在名詞前作修飾語，用於“如何”、“如之何”，表示“何處”等。以充分的材料，周密的分析，歸納出三個詞的不同用法，結論確當，令人信服。
1943年他寫的《“何當”解》，1944年寫的《“早晚”與“何當”》等，同前麵講到的文章一樣，都是丁聲樹從事訓詁研究的重要論文，對前人的解說有所補充或糾正，為訓詁學做出了突出貢獻。
音韻研究
在音韻研究方麵，丁聲樹做了很多的工作。早在1943年，他寫過《“碚”字音讀答問》，論證“碚”字在四川當地人讀作“倍”是相沿的舊音，而外鄉人每讀為“培”則是望文之訛誤。文章從四川北碚、綦江、犍為等地名中一個字的讀音正誤，推論語音變化的通例：“蓋口耳相傳，易存舊讀，而望文為音，輒致訛變。”他發表的《說“匼”字音》也同樣是貫串古今，解決一個字的讀音的佳作。這篇文章不過3000多字，卻征引了字書、韻書、訓詁著作12種、詩文13家、詩文注音5家、其他書兩種，以極為充分的材料，斷定“匼”在普通話中應當讀kē，而一向被人奉為圭臬的《康熙字典》的注音鄔感切（ǎn）“似乎是一個缺乏根據、大有問題的音”。論證鞭辟入裏、嚴謹細密，經得起推敲。1952年，丁聲樹發表《談談語音結構和語音演變規律》一文，以極為通俗易懂的語音構造、對應、演變等音韻學的基本問題進行深入淺出的說明。
1957年和1958年，丁聲樹寫了《漢語音韻講義》和《古今字音對照手冊》兩本音韻專著。前者是他為普通話語音研究班講課編的教材，每章都有習題，最後有總複習大綱；後者是本工具書，收常用字六千左右，按韻母排列，以今音（普通話語音）為綱，注明每字在古音《廣韻》係統中的音韻地位。李榮先生評論說：“手冊》是《講義》的基礎，《講義》是《手冊》的升華。《漢語音韻講義》文字精煉，條理清楚。事實是已知的，說法全是新鮮的。《講義》跟《方言調查字表》對讀，可以初步掌握《廣韻》係統與北京語音的關係。《手冊》有好些本字的考訂。考訂本字根據古今音變的規律，又充實了古今音變的規律。還有，《手冊》的例言是一篇無懈可擊的文字。”
方言研究
丁聲樹在方言調查和研究方麵有著重要的貢獻。中華人民共和國建立前他參加過對湖北、四川等地的方言調查，參與編輯《湖北方言調查報告》。中華人民共和國建立後，他在語言研究所曾多年擔任方言研究組組長，在編製方言調查和研究計劃、製定調查表格、進行實地方言調查、編寫調查報告、培養人才等方麵，都做了大量的卓有成效的工作。他曾帶隊調查過張家口一帶的方言和昌黎方言，主持編寫了《昌黎方言誌》。他編寫的《方言調查詞彙手冊》（1956年）、《方言調查詞彙表》（1958年）等，在實際工作中都有重要的參考價值。根據他和李榮的建議，教育部和語言研究所從1956年起共同舉辦了三期普通話語音研究班。丁聲樹率領整個方言組的同誌投入了研究班的教學工作。他為這個研究班開設了漢語音韻課程。研究班在培養普通話教學、推廣工作的骨幹和漢語方言調查與研究人員方麵取得了顯著成績，對漢語方言研究的發展起了促進作用。