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有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占区古建筑文物、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。
梁思成毕生致力于古代建筑和文物保护,受到海内外建筑文化界人士的普遍称赞。梁思成和夫人林徽因还参与设计中华人民共和国国徽和人民英雄纪念碑的任务。