在说明文字的起源时，早在《訄书·订文》中，他就坚持文字最初起源于图画。他说：“吾闻斯宾塞尔之言曰：‘有语言然后有文字。文字与绘画，故非有二也，皆昉乎营造宫室而有斯制。营造之始，则昉乎神治；有神治，然后有王治。’……古之中国，尝有是矣。”人们最初绘画战事及其他特异之事，“以敬鬼神”，而“君人者”则“藉此以相临制，使民驯扰”；其后，“以画图过繁，稍稍刻省，则马牛凫鹜，多以尾足相别而已，于是有墨西哥之象形字；其后愈省，凡数十画者，杀而成一画，于是有埃及之象形字”。再后，由于象形字不能遍包众有，为避免“眩惑如占覆”，“乃不得不为之分其涂畛，而文字以之孽乳”。主持国学讲习会以后，他对这一问题做了进一步阐述。《尔雅》与《说文解字》都有“六书”之说，专讲汉字构成的方法。《尔雅》所列的六种是：象形、会意、转注、处事、假借、谐声。《说文解字》所说的名目与次序稍有不同：指事、象形、形声、会意、转注、假借。章太炎按照文字发展的历史过程对这“六书”做了整理，指出：人们“顶早造的字，就叫做象形字”。继之出现的，是指事与会意两种字。而这三种造字法，本质上“都是从形象意义上头造出来的”。后来，“社会上的事体，是一天多一天，形象意义是有不够用的时候”，于是，便陆续产生了形声、转注、假借这三种新的造字法。
自从《说文解字》问世以来，历代对转注、假借的解释，众说纷纭，都未得要旨。许慎对转注的解释是“建类一首，同意相授”，说的是同一部首之下各字的训义互相关联；对假借的解释是“本无其字，依声托事”，说的是赋予旧词以新的含义，用旧词的引申来代替新词的创造。从南唐徐锴到清代江声、戴震、段玉裁等，基本上都沿袭这一说法。章太炎认为这些解释都不确切。他写道：“余以转注、假借，悉为造字之则。泛称同训者，后人亦得名转注，非六书之转注也。同声通用者，后人虽通号假借，非六书之假借也。盖字者，孳乳而寖多。字之未造，语言先之矣。以文字代语言，各循其声。方言有殊，名义一也，其音或双声相转，叠韵相迆，则为更制一字，此所谓转注也。孳乳日繁，即又为之节制，故有意相引申、音相切合者，义虽少变，则不为更制一字，此所谓假借也。”这就是坚持转注、假借为汉语词汇发展的必然法则，而不是一般意义上的互训、通假。转注是由某个语源或同一语根，循其声义，派生出若干新词，来表达新的事物；而假借则是在文字孳乳日繁而必须加以节制时，根据“意相引申、音相切合”的原则，利用旧有的词、字而赋予新的训义，不再制造新字。这一法则使汉语字和词得以适应社会不断发展的需要。因为“假借的例一设，便无论后来新造的东西，新发明的道理，和九州万国的事物，中国古来所没有的，都可以用他字的意义去引申，借他字的声音做标记一一写将出来”。章太炎还着重指出：“转注者，繁而不杀，恣文字之孳乳者也。假借者，志而如晦，节文字之孳乳者也。二者消息相殊，正负相待，造字者以为繁省大例。”这段话揭示了转注与假借既相对立又相统一的辩证关系，也说明了在象形、指事、会意、形声四造法字之后，汉语在其发展的较高阶段词汇创造的主要方法与主要规律。
“言形体者始《说文》，言故训者始《尔雅》，言音韵者始《声类》。三者偏废，则小学失官。”形体、故训、音韵三者互相依存，除去注重文字形体外，还必须重视故训与音韵的历史演变：“凡治小学，非专辨章形体，要于推寻故言，得其经脉。不明音韵，不知一字数义所由生。”这是章太炎所坚持的一个基本观点。其中，对于语音的发展变化，他尤为重视。他确认，人类总是先有语言，而后方才形诸文字；文字总是先有声，而后方才有形；形以表音，音以表言，言以达意，无声音便根本不会有语言文字的存在。因此，他在将整个中国语言文字的发展作为一个自然史过程来加以研究时，尤其注意于语音的历史变迁，甚至提出：“董理小学，以韵学为候人。”
为了探明中国语音变化的规律，章太炎重点研究了中国古音的演变过程。
古音学的全盛时代是清朝。顾炎武、江永、戴震、钱大昕、段玉裁、孔广森、王念孙等，都是著名的古音学家。章太炎发展了他们的成就，为清代古音学做了总结工作，并为后来古音学的发展做了开辟工作。首先，在古韵方面，清代学者发现，先秦古音与后代语音并不相同，如《诗经》，如按先秦语音系统来诵读，音韵非常和谐，若按后来的语音系统诵读，许多地方便很不自然，为了复原古韵系统，顾炎武将古韵分作十部，江永分为十三部，戴震分为九类二十五部，段玉裁分为十七部，孔广森分为十八部，王念孙分为二十一部，夏炘分为二十二部。在他们研究的基础上，章太炎定古韵为二十三部，并超越所有前人，为各韵部定下各韵的音值。他所撰写的《二十三部音准》，用汉字明白说出古韵古代应读某音，尽管没有国际音标那么准确，但他正是引导后人注重韵值研究的开创者。对于古音的声母问题，清代学者很少论列，只有钱大昕做过专门研究，论定古无轻唇音与舌上音。章太炎进一步论证古代“娘”、“日”二声母归于“泥”，确定古代声母为二十一个。继确定了《韵目表》之后，又确定了《纽目表》。
为了比较系统而全面地阐明中国古代语言的形体、语音、字义的发展过程以及这三者之间的内在联系，1909年章太炎撰著了《小学答问》，1910年撰著了《文始》。前一部著作，是他同自己的几位高足钱玄同、黄侃等相聚讲论、答疑解惑的成果，内容是“以载籍成文钩校枉韦，断之己意，以明本字耤字流变之迹。其声谊相禅、别为数文者，亦稍示略例，观其会通”。后一部著作，则比之更为深入而广泛地“刺取《说文》独体，命以初文，其诸渻变及合体象形、指事与声具而形残、若同体复重者，谓之准初文，都五百十字，集为四百五十七条，讨其类物，比其声均。音义相雠，谓之变易；义自音衍，谓之孳乳。坒而次之，得五六千名”。这就是依据《说文》中的“纯象形”或“纯指事”的文字，即所谓“独体”或“初文”，以及包括省变、合体象形、合体指事、兼声、复重等在内的“半字”或“准初文”，用“孳乳”、“变易”的规律说明语言文字发展的源流，使《说文》中的九千多字约三分之二部分演变的历程大体得以明了。章太炎自称此书“虽未达神旨，多所缺遗，意者，形体声类，更相扶胥，异于偏觭之议。……盖先哲之所未谕，守文者之所痀劳”。黄侃评价这部著作“令诸夏之文，少则九千，多或数万，皆可绳穿条贯，得其统纪”，并非溢美虚誉之词。
在这同时，章太炎还撰就另一部重要著作《新方言》。这部著作，针对“方言处处不同”，而“俗儒鄙夫不知小学，咸谓方言有音而无正字，乃取同音之字用相摄代，亦有声均小变，猝然莫知其何字”等情况，专求各种方言的“语根”。他指出：“若综贯其实，则今之俚语，合于《说文》、《三仓》、《尔雅》、《方言》者正多，双声相转而字异其音，邻部相移而字异其韵。审知条贯，则根柢豁然可求。”全书分释言、释亲、释形体、释宫、释器、释天、释地、释植物、释动物、音表等十一篇，从1906年开始撰述，1908年完成，在《国粹学报》上连载，1909年8月，于东京刊行了单行本。通过对于各地方言的广泛搜集和缜密的比较研究，章太炎对方言中“笔札常文所不能悉”的“难通之语”，依据它们的“声音条贯”，逐一疏解，总结了它们由古音转变而来的一般规则，即所谓“方言六例”：一、一字二音，莫知谁正；二、一语二字，声近相乱；三、就声为训，皮傅失根；四、余音重语，迷误语根；五、音训互异，凌杂难晓；六、总别不同，假借相贸。“明斯六例，经以音变，诸州国殊言诘诎者，虽未尽憭，傥得模略，足以聪听知原。”全书共八百条。刘师培在为这部著作所写的后序中指出：“夫言以足志，音以审言。音明则言通，言通则志达。异日统一民言，以县群众，其将有取于斯。……昔欧洲希、意诸国，受制非种，故老遗民，保持旧语，而思古之念沛然以生，光复之勋，灌蕍于此。今诸华夷祸与希、意同，欲革夷言，而从夏声，又必以此书为嚆矢。此则太炎之志也。”这一段话，概括了这部著作在统一民族语言中所将起到的作用和编撰者的政治目的；章太炎对这部著作特别珍视，自诩为“悬诸日月，不刊之书”者，原因也就在这里。
通过这些既具有总结性又具有开创性的十分精审的学术论著，章太炎实际地从形、音、义等各个方面展现了汉语发展的历史过程，揭示了汉语发展演变的一系列重要规律，为使汉语适应新的社会需要发展为真正统一的近代民族语言，从学术理论方面奠定了重要基础。
围绕着是否应当以汉语为民族语言问题，1908年，章太炎与巴黎《新世纪》的编者们曾展开一场激烈的笔战。“巴黎留学生相集作《新世纪》，谓中国当废汉文而用万国新语。……其所执守，以象形字为未开化人所用，合并字为既开化人所用。且谓汉文纷杂，非有准则，不能视形而知其字，故当以万国新语代之。”万国新语，即欧洲一些学者以印欧语系的语言为基础，在语音、词汇、语法上加以改革，创造出来的一种国际辅助语，今通称“世界语”。究竟应当如何认识和评价汉语？是否应当用“世界语”来取代汉语？章太炎同《新世纪》的编者们有着截然不同的认识。
在论辩中，章太炎进一步阐明了语言的本质。他指出：“文字者，语言之符；语言者，心思之帜。虽天然语言，亦非宇宙间素有此物，其发端尚在人为。故大体以人事为准。人事有不齐，故言语文字亦不可齐。”“品物者，天下所公；社会者，自人而作。以自人而作，故其语言各函国性以成名，故约定俗成则不易。”这清楚地说明，语言是思维的工具或直接现实，语言是社会交往的产物，由于思想意识形态不同，更由于人们的社会生活与社会交往的情况不同，语言就必然会有所不同。
语言的本质，决定了民族语言与民族共同体不可分离的密切关系。章太炎指出：“若夫民族区分，舍语言则无以自见。”任何一个发达的民族，他们的语言与他们“国民之性情节族”及“文史学术”总是紧紧联系在一起的：“一国之有语言，固以自为，非为他人。为他人者，特余波所及耳。”理所当然地，只要国家不消亡，民族界限不消除，民族语言就不可能消灭，不能用强制的手段消灭一种民族语言，使之改用另一种民族语言。“盖改从他方言语而无害者，独在草昧初开之族，符号简单，则更之不为病。其间有强迫者，若亚拉伯文之用于马来是也；有非强迫者，若波黎语之用于吐蕃是也。以其国素无历史文学，一朝改从异语，于故有者未亏，而采获新知无量，斯悦矣。”反之，若是早已脱离了草昧初开状况，要使之改从他方语言，就会严重损害该民族的民族特性、民族文化与民族生存。
“以冠带之民，拨弃雅素，举文史学术之章章者，悉委而从他族，皮之不存，毛将焉附？……语言文字亡，而性情节族灭。九服崩离，长为臧获，何远之有？”世界历史的状况表明，这样做，必然要引起人们的激烈反抗，而且很难行得通。比如，俄国政府强迫波兰“舍其国语而从新主”，波兰民众“面从而无诚服，家人父子暮夜造膝之间，犹私习故言，以抒愤懑，故露人侦伺虽严，而波兰语犹至今在，其民亦忼慨有独立心，后之光复，尚可也”。