Первой значительной работой Якобсона было исследование особенностей языка поэта-футуриста Велимира Хлебникова (1919). Противопоставляя поэтический язык языку естественному, Якобсон провозгласил, что «поэзия есть язык в эстетической функции» и поэтому «безразлична в отношении описываемого ею объекта». Этот тезис лег в основу эстетики раннего русского формализма, перевернувшего традиционное соотношение формы и содержания в литературном произведении. В более поздней статье (1928), написанной в соавторстве с Ю.Н.Тыняновым, говорится, что, хотя литературоведение оперирует собственными внутренними законами, эти законы должны быть соотнесены с другими областями культуры – политикой, экономикой, религией и философией.
В исследовании, посвященном сопоставлению русской и чешской систем стихосложения (1923), Якобсон сосредоточивает внимание на звуковых сегментах слов, именуемых фонемами, которые не имеют собственного значения, но их последовательности являются важнейшим средством выражения значений в языке. Интерес к звуковой стороне языка привел Якобсона к созданию (при участии Н.С.Трубецкого) новой отрасли лингвистики – фонологии, предметом которой являются дифференциальные признаки звуков, из которых состоят фонемы. Якобсон установил 12 бинарных акустических признаков, составляющих фонологические оппозиции, которые, по его утверждению, являются языковыми универсалиями, лежащими в основе любого языка. Метод структурного анализа в терминах бинарных оппозиций оказал большое влияние на антрополога Клода Леви-Строса; применение его Леви-Стросом при анализе мифа положило начало французскому структурализму.
Основы еще одного нового направления в науке – нейролингвистики – заложены в работе Якобсона об афазии (1941), в которой он связывает нарушения речи с данными неврологии о структуре мозга. Это исследование обеспечило физиологическое обоснование его учению о метафоре (оси комбинации) и метонимии (оси селекции) как о двух основных противопоставленных друг другу способах упорядочения языковых единиц, определяющих также различие между поэзией и прозой. Это противопоставление вскоре стало неотъемлемой частью терминологического аппарата современного литературоведения.
В сфере интересов Якобсона находилось также литературоведение. Ему принадлежит монументальное исследование славянской эпической поэзии. Работы о русской и чешской литературе показывают под новым углом зрения творчество Пушкина, Пастернака, Маяковского и других писателей, а также такие литературные направления, как футуризм и символизм. Многие работы Якобсона последних лет посвящены «грамматике поэзии», т.е. функционированию грамматических категорий в поэтических произведениях. Якобсон был одним из основоположников теории коммуникации.
