在1916年元月的日记中他写道：“我大概是个天生的语言学家、数学家或音乐家。”在他的日记中，他也曾表示“索性做一个语言学家比任何其他都好”。从他的字里行间，不难看出他对自己未来的思考，以及兴趣的偏好。在当时来说，从事语言研究是一种比较冷清的专业，而赵元任却想要向这个领域发展，充分显示出他的不畏艰险、勇于创新的精神。
有一次，赵元任的女儿问他为什么会研究语言学，他幽默地对女儿说，研究语言学是为了“好玩儿”。然而，“好玩儿”的背后寓意深刻。世界上很多大科学家研究某种现象和理论时，他们常常认为是为了好玩。赵元任小时候练习说切口和反切口，是为了好玩；他擅长“说倒话”，并且常常在公众面前表演“说倒话”，也是为了“好玩儿”！
“好玩儿”意味着有趣味，有兴趣就有意思。赵元任所说的“好玩儿”可以用《最后五分钟（国语罗马字对话戏戏谱）》的序文里的几句话来做注脚。赵元任说，他翻译这个戏，用国语罗马字写出剧本，基于三种“兴趣”--三重“好玩儿”：第一种兴趣是对国语罗马字的兴趣，即宣传（国语罗马字）的兴趣；第二种是对中国语调的兴趣，即研究学术的兴趣；最后一种是对于话剧的兴趣，即艺术的兴趣。
赵元任曾写道：“我对于艺术的兴趣仿佛是男人对女人的爱，热就热到出火苗儿的程度。可是热度减了的时候，好像就是离开了伊，也能够过似的；回头又想念伊起来，可是又觉得没有伊，我的生活全没有光彩似的了。”这里说的“兴趣”，从某种意义上来说，就是“好玩儿”。好玩儿，不是功利主义，不是沽名钓誉，更不是哗众取宠，不是一本万利，而是兴趣使然。
赵元任是传统和现代并重的方言学家。他的方言研究继承了中国传统方言学的精华，又开创了以现代语言学方法研究方言的新领域。
1927年，赵元任开始第一次系统的汉语方言调查。他用了两个月的时间在用吴语说话的地区进行了实地调查，记录了吴语区33个地方的方言。他的调查工作十分科学、精细、认真。
1928年，这次调查的研究成果《现代吴语的研究》由清华学校研究院印发出版。这部巨着的问世在汉语方言研究历史上是具有划时代意义的：它是中国第一部用现代语言学方法研究方言的着作，是现代汉语方言学诞生的标志。在此之前中国没有一部真正意义上的方言学着作，而此后出现的方言学着作，都沿着它开辟的道路前进发展。它奠定了现代汉语方言调查研究的基础，开创了科学化研究汉语方言的新道路。
赵元任全面细致的方言调查研究为中国的现代汉语方言学的创立、建设和发展打下了充分的基础，也为他自己成为博大精深的语言学家做好了充分的准备。赵元任认为，调查记音是语言研究准备工作之首。他说：“用表格用录音器做系统的调查工作是一回事，到各处学说各种话当然又是一回事。”
1946年美国普林斯顿大学建校200周年纪念会上，赵元任被授予名誉博士学位。颂语这样称赞他：“他是自己国家多种方言的学者和历史学家，他的研究成果帮助西方人能更好地了解中国语言、中国人民的思想和理想。”1970年，美国俄亥俄州州立大学授予赵元任荣誉博士学位，仪式上介绍他的成就时说：“赵教授创造性地和精巧地运用现代语言学方法系统地研究现代和经典的中国语言。”
赵元任自幼便对各种方言表现出浓厚的兴趣，并显示出超凡的语言能力。他还没满12岁就已经会说北京、保定、常熟、常州、苏州等多种方言。不仅如此，在苏州他还跟表哥学会了用反切说话，还学会了用倒转反切说话，就连熟悉反切说话的人也不容易识破听懂。在美国念书以及回国工作期间又跟同学、朋友学会了无锡话、南京话、扬州话、上海话、安徽话、湖南话、湖北话、广州话、福州话等。直至1959年，在近60岁的时候到台湾讲学，又学会了复杂难懂的闽南话。胡适在1922年为赵元任作的《国语留声片》序言中写道：“他有几种特别天才，一、他是天生的一个方言学者。他除了英、法、德三国语言之外还懂得许多中国方言。他学方言的天才确实很惊异的……二、他又是一个天生的音乐家。他在音乐上的创作，曾经得到美国音乐家的赞赏……我们只知道他有两只特别精细的音乐耳朵能够辨别那极细微的、普通人多不注意的种种发音上的区别；他又有一副最会模仿的发声器官，能够模仿那极困难的、普通人多学不会的种种声音。三、他又是一个科学的语言学者。仅靠天生的才能，是不够用的，那样不过是一个绝顶聪明的‘口技家’罢了。然而赵元任依着他的天才的引诱，用他的余力去研究发音的学理；他在这里面的成就是很高深的。因此无论怎么杂乱没有条例的对象，到了他手里，都成了有系统的分类，都成了有线索的变迁。”
“中国的舒伯特”
赵元任从前小时候在家里说的是北方话，但是家里人请的教书先生都用南方（常州）音读书。因此，赵元任就得了一种牢不可破的联想：凡是白话都是应该用北方音说，凡是文言都应该用南方音读，好像文言是南方的特性似的。因此，南方（常州）人吟诗的腔调，也成为他的歌曲中民族音调的重要来源。例如《听雨》和《瓶花》前半部分的旋律，都是按照常州人吟诵七绝的音调进行艺术加工的。《听雨》采用仄声韵七绝的吟诗调，而《瓶花》则采用平声韵七绝的吟诗调。赵先生说他所听到的这种吟诗调差不多处处都是一样的。的确，只要是“仄仄平平仄仄平，平平仄仄仄平平……”的七言绝句，不管是“朱雀桥边野草花，乌衣巷口夕阳斜……”（刘禹锡《乌衣巷》），还是“少小离家老大回，乡音无改鬓毛衰……”（贺知章《回乡偶书》），都可以用《瓶花》第一部分的旋律来唱。
赵元任的早期爱国歌曲《尽力中华》，是利用传统音调推陈出新很有创造性的一例。这首歌曲唱的是“焰口调”。童年时代的赵元任住在无锡乡下，经常有丧事人家请和尚到家里去“拜忏”三天，“追荐”死者；其中有一天做的法事，白天是“斋王”，晚上是“施食”。施食时搭起高台，老法师和众和尚坐在台上，念念有词，唱着一个小孩子们很喜欢听的曲调，呼唤四方饿鬼“来受甘露味”。这个很好听的曲调就叫“焰口调”--“焰口”是佛经中饿鬼的名称。后来他进了小学，老师教他们唱《尽力中华》，唱到“啊中华，啊中华”时，小赵元任觉得这个曲调似曾相识，感到十分亲切，所以特别爱唱这首歌。令人惊奇的是，这个带有神秘气息的曲调，竟能和“听我们同唱中华”的爱国歌词配合得天衣无缝，丝丝入扣。
在音乐上有绝好听力的说法，赵元任大概就是有绝好听力的人。有一次他到西湖游玩，忽然看见湖上有个木鱼店。这个店开设在湖上，赵元任忽发雅兴，棹了一叶轻舟，到店里去选购。他左敲敲，右敲敲，不一时选了十来个。只见他一手持一根木鱼槌，竟敲出宫、商、角、徽、羽诸般声调。他两手互击，挥洒如意。一曲奏终，竟是当时很流行的一首歌《教我如何不想她》。
赵元任在音乐领域的主要成就表现在音乐作品及音乐理论方面。在大学期间，他就开始创作曲子。“五四”时期，赵元任创作了大量的新音乐作品，他和陈田鹤等人给当时的新诗歌配以新音乐，使音乐作品呈现出全新的面貌，把中国音乐推向了一个新的阶段。赵元任音乐作品中音乐界评价最高的是他在“五四”时期创作的《新诗歌集》，《教我如何不想她》是其中最有代表性的一首。
赵元任试图把民族风格与西洋音乐技巧结合起来，他大胆的探索，为现代音乐的发展做出了贡献。他的音乐创作，得到音乐界的高度评价，萧友梅在介绍赵元任《新诗歌集》时称其是10多年来最有价值的作品，赵元任是中国的舒伯特，说这种舒伯特派的艺术歌曲“替我音乐界开了-个新纪元”。
赵元任提出的建设中国现代音乐的理论，事实已经证明是正确的：简谱、五线谱早已代替了工尺谱；ABCDEFG也早已代替了五音的说法；和声以及许多西洋音乐的作曲技巧已经在中国民族音乐中广泛运用。西洋音乐与中国音乐的结合，给中国民族音乐走向世界带来了新的希望。
赵元任在音乐方面的活动大部分是业余的，但是由于他的音乐创作紧随时代前进的潮流，反映了“五四”以来一代要科学、要民主、要改革的社会进步人士的思想感情，因此很有影响。赵元任极富创新的性格，在音乐的理论和作品方面也打下了他创新的深刻烙印。
“言有易，言无难”
我国着名语言学家王力出自于赵元任门下。当时赵元任与梁启超、王国维、陈寅恪并列为清华四大导师。王力1926年夏考入国学研究院，同班32位同学只有他跟赵元任学习语言学。他对赵元任的音韵学课十分感兴趣。受赵元任影响，后来他去法国学习语言学。王力的论文《中国古文法》，梁启超给予很高的评价，并写有“卓越千古，推倒一时”的评语。赵元任却专找王力论文中的毛病。王力的论文中在谈到“反照句”和“纲目句”时，加上了“反照句、纲目句，在西文中罕见”的附言。赵元任看到这个附言后给了如下批语：“删附言！未熟通某文，断不可定其无某文法。言有易，言无难！”在赵元任看来，绝对不可以根据看过的部分材料就轻易地下结论。
王力当时虽然采纳了导师的意见，但是对“言有易，言无难”的深刻含义并没有深刻领悟。不久，他又写了一篇题目为《两粤音说》的论文，赵元任把这篇论文推荐发表在《清华学报》上。文中说广州话没有撮口呼。当时赵元任还没调查过广州话，没有把握断定有无，但他仍然记着这件事。1928年赵先生到广州进行了方言调查，发现广州话没有撮口呼的结论是错误的，立刻给在法国学语言学的王力写了一封信，信中以“雪”字为例，证明《两粤音说》的错误。王力至此才真正理解了“言有易，言无难”这六个字的含义，并从此将赵元任的六字批语作为座右铭。
一天晚上，陈寅恪、吴宓与赵元任夫妇闲谈，赵元任忽然问吴宓：“雨僧，你怎么老是叫陈寅ke是陈寅que？”吴宓非常诧异，反问道：“大家都叫他寅que，难道不对吗？”陈寅恪微微一笑：“大家都那么念，我也没办法。”赵元任严肃地说；“总要有个标准。这个字就是该念ke，我是在民国十三年才发现寅恪自己拼写德文，写作YinkoTshen的。寅恪是谦谦君子，不好意思纠正别人。但是我是喜欢咬文嚼字的。这个字念错了，以讹传讹，可不得了。”
陈寅恪的“恪”字，的确应该念ke而不是que，只是因为陈寅恪的江西口音比较重，所以不少人都跟着他错了。王国维和赵元任都喜欢音韵学，两人早年都曾熟读《说文解字》。王国维曾说，识字自《说文》始。要成为大学者，没有哪个不用心钻研的，这正是他们能做大学问的基础。
在康奈尔大学研究院毕业前夕，赵元任与同校的中国留学生胡适、胡明复等人筹划成立中国科学社，并创办了《科学》月刊。月刊于1915年1月正式出版，这是中国最早的综合性科技学术刊物。赵元任在第一卷第一期上发表了一篇论文和音乐作品《和平进行曲》。1915年10月，中国科学社正式成立，任鸿隽任会长，赵元任担任书记。这个社团后来发展成为组织完善的科学社，当大多数活跃分子毕业归国之后，科学社迁到上海，一直办到1950年。为了出版《科学》会刊，会员们要用从奖学金中节省钱，来支持这个刊物。有一段时间，赵元任只能以汤和苹果饼作午餐以节省更多的钱，以致得了营养不良症。
1915年赵元任获得了哈佛大学乔治与马莎·德贝哲学奖学金，到哈佛大学开始了为期3年的攻读哲学博士学位的紧张学习生活。在哈佛研究院的日子里，赵元任继续研究语言学，他选修了《言语学入门》，还选修了梵语。这时他养成了一种漫步思考问题的习惯，经常边走路边思考问题，甚至路遇熟人也看不见，看起来像个心不在焉的教授，因此获得了“Prof.”的外号。此外，他还经常到麻省理工学院听中国朋友讲方言，并向他们学习。
1918年5月份，赵元任获得了哈佛谢尔登博士后旅行研究奖学金，到芝加哥和加州的柏克莱继续深造和研究。后来转移到加州，健康状况开始好转，但是诊断证明他患了胃下垂。这一时期，赵元任在病理、心理和生理方面时常出现不安与波动。经过反复思考，他决定回母校--清华教物理。
赵元任在大学读书时选修的课程很广泛，并且他学一门，钻一门，精一门，并不因为是选修课就马虎敷衍。他选修德语课，课外他还通过函授学习语法。法语函授采用“听--说”的教学方法，作业通过录音寄给老师听并由老师纠正。他非常欣赏这种教学方法。于是他采用自己跟读私塾时的方法，大声朗诵和背课文，最后他的考试成绩获得“优”。
1920年下半年，罗素来华讲学，由于罗素讲学涉及到高等数学、逻辑学、哲学等多门知识，一般人很难胜任翻译工作，所以学术界名流蔡元培、丁文江等人都出面与清华学校当时的负责人金邦正交涉要“借”赵元任担任罗素的翻译。校长同意让王赓代课，赵元任得以陪同罗素到各地去讲学。一路上他又学会了几种方言。每到一个地方，他就用当地方言把罗素的话翻译出来，罗素非常满意。赵元任与罗素因此建立了终生的友谊。
1922年春季开学后，赵元任在哈佛大学开设了中国语言课。他以前曾经开过数学、物理、哲学、心理学等课程，在国外开设中国语言课还是第一次。考虑到通过认识方块汉字来学习中文及语言，自然是一种正规经典式办法，但是需要的时间很长，对于外国人尤其困难。他将自己学习语言时“目见不如耳闻，耳闻不如口读”的方法，贯彻于他教授外国学生学习中国语言的过程中，取得了良好的效果。
新人物的新式婚姻
14岁那年，赵元任大姑婆告诉他，他就要和一个姓陈的女孩订婚了，他在日记上记载说：“婚姻不自由，我至为伤心。”后来这个婚约终于解除，“我和这个女孩订婚10多年，最后我终于得到自由。”
1921年，32岁的医学博士杨步伟与赵元任结婚。二人别出心裁，先到中山公园格言亭--当年定情的地方照张相，再向有关亲友发了一份结婚通知书，声明概不收礼。下午一个电话把胡适和朱徵请到家中，然后杨步伟亲自掌勺，做了四碟四碗家常菜、掏出一张自己写的结婚证书，请他们俩做证人、签字。为了合法化，贴了四角钱印花税。