马叙伦不仅是著名的教育家，而且是著名学者。早在1905年，马叙伦即开始学术研究，陆续发表《古证述微》等许多论文。辛亥革命之后，他比较集中于研究中国语言文字，前后持续近半个世纪，这成为他一生中学术研究的主要方向。他的学术巨著《说文解字六书疏证》，在我国说文学中占有突出的地位。我国语言文字学的第一部字典书，是东汉人许慎所著的《说文解字》。书中依据六书，说文解字，是我国文字学的奠基之作和经典之作。该书问世以来，逐渐形成一个专门的学术——《说文》学。马叙伦的《说文解字六书疏证》，创始于1911年，他搜集了许多研究许慎的著作，博考和吸收前人成果进行著述。由于参加革命活动，多次间断，但他断而复续，锲而不舍。1937年到上海后，他集中精力，伏案著述。
马叙伦以北宋徐铉刊本许慎《说文解字》为蓝本，以徐楷本旁注，参考唐本两残卷，先校仇，次疏证，依六书将《说文解字》的九千多个字的字形、字义、字音，作了详尽的分析和阐释，各归其类，联系古音，明其音转，辨其字义，明其假借，尤为注意对转注的研究，甚精辟。
金石甲骨文，马叙伦对凡金石刻文与古文实器实物及一切与文字历史环境有关者，皆加以吸取。遇有百解难通者，则以金石甲骨文相校，改正字义解释的谬误，指出部首分合的错讹，包括《说文解字》原著根据小篆形体解释形义的谬误。同时还对许慎书中占十分之九的形声字，辨其真伪，于首见字下标明形声，不属形声字者则于字下纠正说明，就《说文》学来说，这是一个总结性的成果。
1939年，马叙伦完成了《说文解字六书疏证》二百余万言，使成定本。为精益求精，后又继续整理、修改，曾三易其稿，直到1957年问世。全书30卷，约240余万字。该书由科学出版社出版。1985年缩版照像影印，再次出版。此书结束了数百年来盛行的《说文》运动，被誉为《说文》发展史的冠军。
马叙伦在文字学研究方面，还著有《说文解字研究法》 《六书解例》 《六书之商榷》、《中国文字构造法》、《中小学教师应当注意中国文字的研究》、《研究中国古代史的必须了解中国文字》、《从中国文字上看官吏的由来》、《文字须改革》、《文改笔谈》等。
马叙伦对金文石鼓也有很多研究成果，从1933年发表《石鼓文为秦文公时物考》和《石鼓文疏证引辞》后，又相继发表了《石鼓释文序》、《石鼓文疏记》、《跋石鼓文研究》、《读金石刻词》等学术论著。
马叙伦在古籍整理、校勘、注疏、训诂方面也很有研究，成果多收于《天马山房丛书》（共七卷）。他考核经史一丝不苟，决不虚造，被时人称为“出时之作”。
对马叙伦在语言文字学方面的研究，人们已有公论。他论著多，理论精湛，多有抉发，贡献巨大，不负为我国现代语言文字学家、杰出学者的盛名。
解放后，作为我国著名的文字学者，马叙伦担任了政务院文字改革研究会主任、国务院文字改革委员会委员的职务。他和吴玉章等同志一起领导和组织了建国初期的文字改革工作，大力推动汉字简化方案、汉语拼音方案的制定与实施。马叙伦在文字改革工作中的业绩是值得我们永远铭记的。
马叙伦在北大任教时，结合教学精研了老庄哲学和周程理学。积多年心得与成果，著有《老子教诂》、《庄子义证》、《庄子天下篇述义》（附庄子年表）、《庄子与哲学》、《庄子札记》以及《周程哲学概说》等。
此外，马叙伦还著有《列子伪书考》、《说命》、《论性》、《古书疑义举例校录》、《文心雕龙补注》、《王阳明先生年谱校录》、《读吕氏春秋记》、《史学存微》、《宋徐正节先生传》、《方召传》、《读两汉书记》、《我在六十岁以前》、《石屋余沈》、《石屋续沈》等大量专著和文章。
马叙伦的政论文章严正犀利，富有战斗性，约数十万言。他题书名为《佞言集》，解放前，上海出版公司曾为他编成文集，虽已成纸型，但终未能付印。1985年，由民进中央宣传部选编、邓小平同志题写书名，文史资料出版社出版了《马叙伦政论文选》一书。
马叙伦也是一位爱国诗人，他的诗词很多，现已收入《马叙伦诗词选》中207篇。马叙伦的诗词内容多以国事为题，富有时代特色，反映了他一生从事的爱国民主活动的社会实践，特别是他在各个历史时期的政治立场、观点和态度。
他的诗作，“九一八”后比较多，痛山河破碎，人民流离，诗境多悲凉。1939年后转激昂，多为忧国忧民呕心沥血之作。
1937年，卢沟桥事变爆发，马叙伦深恨蒋介石集团长期执行不抵抗主义，祸国殃民，致使日军大举进犯华北。作《闻惊》一首，严加斥责，辛辣讽刺。诗云：
“卢沟桥畔月沉西，蓦地轰雷归梦微，帘外任教风雨急，主人高枕正如泥。”
1937年7月30日，平、津同时失陷。奋起抗日的将领赵登禹、佟麟阁，因弹尽援绝战死疆场，人民群众深切怀念，而蒋介石政府却置若罔闻，不加褒奖。马叙伦甚不平，寄诗悼之：
“援绝将军死战场，旁人漫道姓名香。黄泉正是伤心地，不尽云台作国殇。”
1938年1月15日，南京失守，马叙伦悲愤交集，写有：
“百官图籍尽西迁，十载繁华付劫烟。箫鼓秦淮今寂寂，可曾流落李龟年。”
1942年，他有诗：
“除日年年例有诗，可怜五载似居夷。眼前风物萧疏后，座上衣冠慷慨时。漫道举家奔四海，又看绕墓尽南枝。奉天杀草如须我，驿路虽长不敢辞。”
表达了马叙伦急切驱逐日寇，还我河山的意志。
在抗日战争胜利后，马叙伦忙于民主运动，诗作渐少。但每有诗篇，即成剑拔弩张之词。昌言无忌，义无反顾。曾有：“岂有刑天志，能无百姓情，独夫犹肆虐，举国欲同盟”的诗句。
马叙伦深切同情民间疾苦，反对豪门压迫，向往新世界。他见南京路乞丐成群，感慨不已，遂以诗抒怀：“富有连阡陌，穷人无立锥。道旁三五辈，求食往来驰。天理何曾尔，豪门不顾谁。异时蛰者起，无谓久能欺。”
在诗的风格上，正如他自己所说：“我做诗是没有‘师承’的，也不向古代诗人坟墓里觅他们的尸骨，不过在自己的圈子里拉拉唱唱，不过写自己要写的。”是具有特色的。
马叙伦的学术著作和研究成果，以及诗词作品，为世人所珍视，丰富了祖国的文化宝库。
马叙伦还是著名的书法家。他自幼爱好书法，临摹东帖，少年时即渐露头角。后又数十年如一日，研习书法。他总结了长期作书的实践经验和体会，写了二十首论书诗，后又经提炼，成为书法界所流传的《论书》二十首，《论书》集中反映了他对书法的精辟见解。对文房四宝，他也颇有研究。此外，他还考证古代名画，研究当时“南张北溥”的作品等，多方借鉴。
马叙伦作书悉腕肘俱悬，指臂齐运。他的书法，卓然自成一家，即具北派的雄浑、劲健；又具南派的清丽、秀逸，尤以小楷行书为最佳。金石书画鉴赏家邵裴子誉他为“世冠”；书法家沈尹默说：“石屋作字，颇重意趣”，“姿情水墨，超逸绳检，但求尽意，乃近世之王绍宗也”。马叙伦书法造诣之深，堪称一代名家。
马叙伦墨迹曾于1964年由陈叔通先生主持编辑精印《马叙伦墨迹选集》，惜印数过少。1985年人民美术出版社印行平装本《马叙伦书法选》。1987年，上海书画出版社出版发行由赵朴初先生题写封面的《马叙伦先生法书选集》。
马叙伦这位现代著名的教育家、语言文字学家、书法家和诗人的爱国革命不断奋斗的一生，留下的光辉业绩，永垂青史。
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