梁思成的一生中,除了在建筑教育、城市规划等方面做出的开拓性不朽贡献之外,最为突出的是古建筑文物的保护与调查研究工作,他在中国营造学社的十多年间,以他身体和学术的最强壮年代,在极端艰苦的条件下,运用近代科学技术对我国众多价值的古建筑进行了勘察、测绘、制图并结合历史文献资料和对老匠师们的采访,写出了《清式营造则例》、《中国建筑史》、《中国雕塑史》等专著和《蓟县独乐寺观音阁及山门考》、《正定古建筑调查报告》、《记五台山佛光寺建筑》等众多的调查报告与学术论文,为我国建筑的研究与保护这门学科奠定了深厚的基础。
梁思成对古建筑的保护维修做出了卓越的贡献,在抗日战争以前、抗日战争和解放战争之中以及新中国成立之后,都是竭尽全力,多方设法保护,立下了不朽的功绩。在抗战时期为保护敌站区古建筑文物、在解放战争中为保护待解放地区古建筑文物领导编写《全国重要建筑文物简目》,在作战地图上标示出在战争中避免炮击,轰炸的建筑文物的标志。中华人民共和国成立之后,为保护北京的城墙、牌楼、北海团城等等竭尽了全力。他还多次为文化部举办的考古工作人员训练班、古建筑工作人员培训班讲课,培训专业人才。
梁思成在二站期间,任站区文物保护委员会副主任时,于1944年为国民政府及盟军(美军)编制敌战区需要保护的文物建筑名单并将其表明位置的同时,还建议盟军在战争中保护日本历史文化名称京都、奈良。把那里的珍贵文物古建筑当作人类共同的文化财富来看待。此事受到国际上普遍的称赞,日本报刊一再把梁思成称为“日本古都的恩人”和“日本文化的恩人”。