1928年,在沈阳东北大学任教,创立了中国现代教育史上第一个建筑学系。
1930年,和张锐参与天津市规划,以《天津特别市物质建设方案》获奖。
1932年,主持了故宫文渊阁的修复工程。同年,著成《清式营造则例》手稿。
1937年起,和林徽因等人先后踏遍中国十五省二百多个县,测绘和拍摄二千多件历代保留下来的古建筑遗物,这些重大考察结果,写成文章在国外发表,引起国际上对这些文物的重视,为日后注释《营造法式》和编写《中国建筑史》,准备良好的基础。
1946年,赴美国讲学,受聘美国耶鲁大学教授,并担任联合国大厦设计顾问建筑师。因他在中国古代建筑的研究上做出了杰出的贡献,被美国普林斯顿大学授予名誉文学博士学位。
1948年,在平津战役前,绘制了《全国文物古建筑目录》,交给中国人民解放军,使北平古迹避免受到炮击,很好地保护了北京的文物和古城墙。
1950年初,与陈占祥向政府提出了新北京城的规划方案——《关于中央人民政府行政中心位置的建议》。主张保护北京古建筑和城墙,建议在西郊建新北京,保护旧北京城,不在旧城建高层建筑,但建议没有被采纳。之后他多次上书,挽救了北海的团城。
1962年后,先后指导华侨大厦改建工程以及扬州“鉴真和尚纪念堂”设计。
1972年1月9日,病逝于北京,终年71岁。
《石头楼》《王国维纪念碑》《梁启超墓》《华东革命烈士陵园》《人民英雄纪念碑》《林徽因墓》《扬州鉴真和尚纪念堂》等
《汉代建筑式样与装饰》《清式营造则例》《建筑设计参考图叙述》《中国建筑史》《中国建筑和艺术》《城市计划大纲序》《中国建筑与中国建筑师》《中国建筑的特征》《中国建筑发展的历史阶段》等
梁思成毕生从事中国古代建筑的研究和建筑教育事业。系统地调查、整理、研究了中国古代建筑的历史和理论,是这一学科的开拓者和奠基者。
思成就把近代的科学方法应用到研究中国古建筑上,坚持研究古建筑首先必须进行实地的调查测绘。经过对古建筑的系统调查研究,梁思成终于得到了丰硕的成果。1934年,他编著了《清式营造则例》一书,这部著作第一次将繁杂的中国古建筑构造和形制作了科学的整理和分析,对清代建筑的各部分作法和制度作了较详细的介绍和论述,第一次用近代的建筑投影图绘制出清式建筑构架、门窗、装饰和彩画的详图,使人们在多彩的占建筑遗迹面前不再停留在般的感叹上,而获得了科学的认识和了解。
1984年,凭借设计的扬州“鉴真和尚纪念堂”荣获中国优秀建筑设计一等奖。
1988年8月,他率领的团队被国家科学技术委员会授予国家自然科学奖一等奖。
美国学者费正清对梁思成在抗战时期的工作作了如下的评价:“二战”中,我们在中国的西部再度重逢,他们却都已成了半残的病人,但仍在不顾一切地、在极端艰苦的条件下致力于学术。当时林徽因身患肺结核,梁思成则因为青年时代一次车祸的后遗症而导致脊椎受伤。然而,无论疾病还是艰难的生活都无损于他们对自己的开创性研究工作的热情。就是在战时的这一时期,梁思成用英文写成了《图像中国建筑史》。在我们的心目中,他们是不畏困难、献身科学的崇高典范。
专事研究中国科学史的英国学者李约瑟说:梁思成是研究“中国建筑历史的宗师”。