Det var Marius Hægstad som tok opp arbeidet med en vitenskapelig undersøkelse av de gammelnorske dialektforholdene. I 1899 skrev han: «De oldnorske skrifter (derunder breve) represænterer i det hele ikke en enkelt dialekt, men en flerhed af dialekter med tildels ikke ubetydelig forskjellighed. Det blir fremtidens sag at bringe al den klarhed, som er mulig, ind i disse forhold.» Hægstad utførte et banebrytende arbeid ved å undersøke dialektmerker i middelalderdiplomene og trekke opp de viktigste skillelinjene mellom de gammelnorske dialektområdene. I «Gamalt trøndermaal» (1899) og «Vestnorske maalføre fyre 1350» (1906–1942) undersøkte han særlig trøndersk og dialektene på Vestlandet. De østlandske dialektene ble senere undersøkt av Didrik Arup Seip. Andre forskere som har studert de gammelnorske dialektene er Per Nyquist Grøtvedt, Jan Ragnar Hagland og Magnus Rindal.