1915年以后，赵元任一直在考虑学成回国做什么，自己最适合做什么的问题。他时常和同学讨论中国语言的问题。他觉得自己也许适合研究中国语言问题，又想到自己一生的工作也许是国际语言、中国语言、中国音乐和认识论家。
在1916年元月的日记中他写道：“我大概是个天生的语言学家、数学家或音乐家。”在他的日记中，他也曾表示“索性做一个语言学家比任何其他都好”。从他的字里行间，不难看出他对自己未来的思考，以及兴趣的偏好。在当时来说，从事语言研究是一种比较冷清的专业，而赵元任却想要向这个领域发展，充分显示出他的不畏艰险、勇于创新的精神。
有一次，赵元任的女儿问他为什么会研究语言学，他幽默地对女儿说，研究语言学是为了“好玩儿”。然而，“好玩儿”的背后寓意深刻。世界上很多大科学家研究某种现象和理论时，他们常常认为是为了好玩。赵元任小时候练习说切口和反切口，是为了好玩；他擅长“说倒话”，并且常常在公众面前表演“说倒话”，也是为了“好玩儿”！
“好玩儿”意味着有趣味，有兴趣就有意思。赵元任所说的“好玩儿”可以用《最后五分钟（国语罗马字对话戏戏谱）》的序文里的几句话来做注脚。赵元任说，他翻译这个戏，用国语罗马字写出剧本，基于三种“兴趣”——三重“好玩儿”：第一种兴趣是对国语罗马字的兴趣，即宣传（国语罗马字）的兴趣；第二种是对中国语调的兴趣，即研究学术的兴趣；最后一种是对于话剧的兴趣，即艺术的兴趣。
赵元任曾写道：“我对于艺术的兴趣仿佛是男人对女人的爱，热就热到出火苗儿的程度。可是热度减了的时候，好像就是离开了伊，也能够过似的；回头又想念伊起来，可是又觉得没有伊，我的生活全没有光彩似的了。”这里说的“兴趣”，从某种意义上来说，就是“好玩儿”。好玩儿，不是功利主义，不是沽名钓誉，更不是哗众取宠，不是一本万利，而是兴趣使然。
赵元任是传统和现代并重的方言学家。他的方言研究继承了中国传统方言学的精华，又开创了以现代语言学方法研究方言的新领域。
1927年，赵元任开始第一次系统的汉语方言调查。他用了两个月的时间在用吴语说话的地区进行了实地调查，记录了吴语区33个地方的方言。他的调查工作十分科学、精细、认真。
1928年，这次调查的研究成果《现代吴语的研究》由清华学校研究院印发出版。这部巨著的问世在汉语方言研究历史上是具有划时代意义的：它是中国第一部用现代语言学方法研究方言的著作，是现代汉语方言学诞生的标志。在此之前中国没有一部真正意义上的方言学著作，而此后出现的方言学著作，都沿着它开辟的道路前进发展。它奠定了现代汉语方言调查研究的基础，开创了科学化研究汉语方言的新道路。
赵元任全面细致的方言调查研究为中国的现代汉语方言学的创立、建设和发展打下了充分的基础，也为他自己成为博大精深的语言学家做好了充分的准备。赵元任认为，调查记音是语言研究准备工作之首。他说：“用表格用录音器做系统的调查工作是一回事，到各处学说各种话当然又是一回事。”
1946年美国普林斯顿大学建校200周年纪念会上，赵元任被授予名誉博士学位。颂语这样称赞他：“他是自己国家多种方言的学者和历史学家，他的研究成果帮助西方人能更好地了解中国语言、中国人民的思想和理想。”1970年，美国俄亥俄州州立大学授予赵元任荣誉博士学位，仪式上介绍他的成就时说：“赵教授创造性地和精巧地运用现代语言学方法系统地研究现代和经典的中国语言。”
赵元任自幼便对各种方言表现出浓厚的兴趣，并显示出超凡的语言能力。他还没满12岁就已经会说北京、保定、常熟、常州、苏州等多种方言。不仅如此，在苏州他还跟表哥学会了用反切说话，还学会了用倒转反切说话，就连熟悉反切说话的人也不容易识破听懂。在美国念书以及回国工作期间又跟同学、朋友学会了无锡话、南京话、扬州话、上海话、安徽话、湖南话、湖北话、广州话、福州话等。直至1959年，在近60岁的时候到台湾讲学，又学会了复杂难懂的闽南话。胡适在1922年为赵元任作的《国语留声片》序言中写道：“他有几种特别天才，一、他是天生的一个方言学者。他除了英、法、德三国语言之外还懂得许多中国方言。他学方言的天才确实很惊异的……二、他又是一个天生的音乐家。他在音乐上的创作，曾经得到美国音乐家的赞赏……我们只知道他有两只特别精细的音乐耳朵能够辨别那极细微的、普通人多不注意的种种发音上的区别；他又有一副最会模仿的发声器官，能够模仿那极困难的、普通人多学不会的种种声音。三、他又是一个科学的语言学者。仅靠天生的才能，是不够用的，那样不过是一个绝顶聪明的‘口技家’罢了。然而赵元任依着他的天才的引诱，用他的余力去研究发音的学理；他在这里面的成就是很高深的。因此无论怎么杂乱没有条例的对象，到了他手里，都成了有系统的分类，都成了有线索的变迁。”