他們不僅調(diào)查名剎古寺，同時還有意識去發(fā)掘那些不見經(jīng)傳的民間遺跡。為此，梁思成、林徽因曾專程到晉汾一帶調(diào)查，還兩次到北京四郊訪古尋跡。1932年，他們夫婦二人在京郊八大處到香山的途中，發(fā)現(xiàn)在馬路旁邊的山坡上有3座小小的石佛龕，佛龕由幾塊青石板合成，貌不驚人，但都已經(jīng)歷了七百多年的風(fēng)霜，龕上的石雕呈現(xiàn)出南宋的遺風(fēng)。
梁思成贊賞這3座石龕：“分峙兩崖，雖然很小，卻頂著一種超然的莊嚴(yán)，鑲在碧澄澄的天空里，給辛苦的行人一種神異的快感和美感”（《平郊建筑雜錄》）。
巍峨的長城，嶙峋的古城樓，晨曦中的塔影，這些記錄著中華民族不朽歷史的勝跡都會給予人們以無盡的詩情畫意，但是在建筑師眼里，除了詩情畫意之外，還會有一種特殊的感觸，梁思成把這稱之為：“建筑意”。他們在調(diào)查中，就經(jīng)常因為領(lǐng)悟到這種“建筑意”而興奮。梁思成深深感到正是通過這些實地的調(diào)查和研究，培養(yǎng)了他對自己民族文化的由衷深情和對勞動人民創(chuàng)造的無比尊敬。
經(jīng)過對古建筑的長期調(diào)查研究，梁思成獲得了豐碩的成果。1934年，他編著了《清式營造則例》一書。這部著作第一次將繁雜的中國古建筑形制作了科學(xué)整理和分析，對清代建筑各部分作法、制度作了較詳細(xì)的介紹和論述；在大量調(diào)查的基礎(chǔ)上，梁思成和營造學(xué)社其他研究員劉敦楨教授、鮑鼎教授等共同發(fā)表了一系列論文：《漢代的建筑式樣與裝飾》、《云崗石窟中所表現(xiàn)的北魏建筑》、《我們所知道的唐代佛寺與宮殿》、《大同古建筑調(diào)查報告》……此外，梁思成還負(fù)責(zé)編輯了《古建筑調(diào)查報告專刊》佛塔和元代建筑專輯，分別集中了這一時期調(diào)查過的數(shù)十座佛塔和元代建筑的珍貴資料。
1942年梁思成開始撰寫《中國建筑史》。在多病的妻子林徽因和莫宗江、盧繩等人的協(xié)助下，一部由中國人自己編寫的中國古代建筑史終于在抗日時期西南后方的小山莊里完成了。在這部著作中，梁思成根據(jù)大量的調(diào)查和文獻(xiàn)資料，第一次按中國歷史的發(fā)展，將各時期的建筑，從文獻(xiàn)到實物，從城市規(guī)劃、宮殿、陵墓到寺廟、園林、民居都作了敘述，并對各時期的建筑特征作了分析和比較。在這部著作中，梁思成提出了對中國古代建筑特征的詳細(xì)分析，他按中國建筑結(jié)構(gòu)方法及其發(fā)展列舉了中國古建筑的7大特征，并且從中國古代政治制度，思想道德觀念，建筑的傳統(tǒng)體制等幾方面論述了這些特征的形成原因。這些論述和分析都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了過去外國人對中國建筑的研究水平，達(dá)到了前人所沒有達(dá)到的高度。接著梁思成為了向外國人介紹中國建筑文化又用英文寫了一部《圖象中國建筑史》。
美國學(xué)者費(fèi)正清對梁思成的這一時期工作作了如下的評價：“二次大戰(zhàn)中，我們又在中國的西部重逢，他們都已成了半殘的病人，卻仍在不顧一切地，在極端艱苦的條件下致力于學(xué)術(shù)，在我們的心目中，他們是不畏困難，獻(xiàn)身科學(xué)的崇高典范。”
1944年，為了取得對日本作戰(zhàn)的最后勝利，美軍開始對日本本土進(jìn)行空前規(guī)模的大轟炸，到1945年，日本已有199座城市遭到轟炸，城市建筑被毀平均在40%以上，最高達(dá)90%。但是惟有日本古都奈良是個例外，好幾次，飛機(jī)飛到奈良上空，沒扔炸彈就飛走了。
日本名古屋
30多年后，奈良因其完好地保持有眾多的古代建筑以及占有全日本十分之一的“國寶”級文物，而被宣布為世界歷史文化名城。日本老百姓于是說，這是天皇陛下的神明。
但是，這個使京都奈良免遭轟炸的，是位對東方古建筑有特殊感情的人，他就是梁思成。
當(dāng)年，是梁思成勸阻了美軍對奈良的轟炸。他面對美軍布朗森上校的不解，是這樣懇切地說：“上校先生，要是從我個人的感情出發(fā)，想到四萬萬中國人蒙受的深重災(zāi)難，我是恨不得馬上炸沉日本四島的。然而，一種職業(yè)與歷史的責(zé)任感，讓我馬上冷靜了下來。上校先生，您大概知道，“建筑”這一詞在英語里叫“Architecture”，原是“巨大工藝”的意思。所謂“巨大”并非指它面積與體積，而是指它是人類社會科學(xué)、工程技術(shù)和藝術(shù)發(fā)展的綜合體。因而，建筑又是“社會的縮影”，“民族的象征”。但它絕不僅僅是某一個民族的，而是全人類文明結(jié)晶具體象形的保留。我圖上所標(biāo)上的地方，保留著東方最古老的建筑。像奈良的唐招提寺，法隆寺，那是全世界最早的木結(jié)構(gòu)建筑，一旦炸毀，那是永遠(yuǎn)無法補(bǔ)救的。就像希臘的巴特儂神廟，現(xiàn)在只剩下一些短柱了，它輝煌壯偉的原樣，現(xiàn)代人誰也無法見到了。外行人往往誤以為完全可以重修再建。然而，在巴特農(nóng)神廟的殘址上，再豎起幾根石柱，補(bǔ)上精美雕塑，那就像給維納斯補(bǔ)上斷臂，那還能是巴特儂？還能是維納斯嗎？
正在遭受日本侵略祖國的一個中國學(xué)者，以東方古代建筑著名專家呼吁保留建立在日本的人類文明的古代建筑，令人感動。布朗森上校是個懂得藝術(shù)的人，他被說動了。不過他告訴梁思成，計劃還要最后上級將軍批準(zhǔn)，“他是位西點出身的“三星將軍”。
聽了這話，梁思成抽出一只紅筆，在兩處打了三個星的地方，又各加了一顆星，說：在兩處，京都和奈良，可是東方古代建筑藝術(shù)上的“四星將軍”啊！
也正是梁思成當(dāng)年根據(jù)考證確認(rèn)，唐代鑒真大師去日本后主導(dǎo)設(shè)計的唐招提寺，完全是根據(jù)中國五臺山佛光寺一模一樣建造的。
當(dāng)梁思成的報告和地圖送到將軍處時，將軍長時間沉默了。他說，有人也向他提過類似的建議，但統(tǒng)統(tǒng)都沒有梁思成的報告那樣使他震撼，令人嘆服。
正是因為梁思成的努力，才使得奈良地區(qū)宏偉的建筑得以保留。
梁思成的努力，代表的是中國人民對日本文化的尊重，日本人應(yīng)該知道與理解一個中國學(xué)者對日本文化的關(guān)愛。
1945年8月抗日戰(zhàn)爭取得勝利。1946年10月，美國耶魯大學(xué)聘請梁思成去講學(xué)，他帶著《中國建筑史》和同時完成的《中國雕塑史》的書稿、圖片，以一個中國人的自豪心情將中華民族的文化珍寶展示在國際學(xué)術(shù)界面前，以豐富的內(nèi)容和精湛的分析博得了國外學(xué)術(shù)界的極大欽佩和贊揚(yáng)。美國普林斯頓大學(xué)為此贈授梁思成以名譽(yù)文學(xué)博士的學(xué)位。英國科學(xué)史家李約瑟教授稱梁思成是“研究中國古建筑的宗師”。
中華人民共和國成立后，梁思成是中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)部委員，除了仍在清華大學(xué)任教授和建筑系主任外，一直以高度熱情參加了各項建設(shè)工作，先后擔(dān)任：北京市都市計劃委員會副主任、中國建筑學(xué)會副理事長、中國美術(shù)家協(xié)會常務(wù)理事、中國文聯(lián)中國委員會委員、中華中國自然科學(xué)專門學(xué)會聯(lián)合會委員、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會委員、建筑科學(xué)研究院建筑理論與歷史研究室主任、北京市城市建設(shè)委員會副主任等職。
當(dāng)新中國首都北京的大規(guī)模建設(shè)活動開始時，梁思成全身心地投入到首都建設(shè)工作之中。他根據(jù)北京作為全國政治中心的性質(zhì)，參照世界其他國家城市建設(shè)的經(jīng)驗，預(yù)見到古都北京與新首都之間的矛盾，于1950年初，與都市規(guī)劃專家陳占祥一起向政府提出了新北京城的規(guī)劃方案，提交了《關(guān)于中央人民政府行政中心區(qū)位置的建議》，主張將新的政府行政中心區(qū)放在舊北京城的西郊。
他認(rèn)為北京舊城是一座規(guī)劃嚴(yán)整，保留有眾多文化古跡而且至今仍保存得十分完整的古城。他主張盡可能把這座世界上少有的歷史名城保留下來，在改建中保持它的傳統(tǒng)風(fēng)格。
梁思成還專門寫了《北京——都市計劃的無比杰作》一文，建議把北京城的城墻、城樓、護(hù)城河都盡可能地保存下來，一方面她們代表著古老北京的傳統(tǒng)特征，構(gòu)成了北京特有的體形環(huán)境與城市空間輪廓；另方面又可以加以改造，古為今用，為新社會服務(wù)。護(hù)城河加以疏浚可以調(diào)劑城市氣候；城樓可以改為文化館、展覽廳供群眾活動；城墻上加以綠化布置可以成為群眾休息娛樂的大環(huán)城公園，梁思成還為此專門畫了設(shè)想圖。