研究領域以語法與語意的組合關係為主，探討人類語言的共性及差異。人類語言最重要的兩個溝通管道，一個是的依靠聽覺的「口語」，另外一個是失聽聾人依靠視覺的「手語」。在「口語」方面，本研究者大致以漢語為基礎，探討漢語語法與語意的特徵，及其對現代語法理論的涵意。在手語方面則以台灣聾人的自然手語為基礎，探討「手語」與「口語」在語法與語意的組合關係上的異同，希冀能進一步瞭解人類語言的本質，並提供人類演化研究的。

人類語言本質的另外一個極其重要的向度是語言如何在一個人一生中從嬰兒的語言習得發展到年老的語言衰退。至今心理學家、腦神經學家、語言學家大多還是把研究重點放在語言習得及發展，而忽略了對年老的語言衰退。21世紀高齡人口的劇增是人類歷史，史無前例的經驗。台灣在2025年將有20％的人口超過65歲，進入「超高齡社會」。本研究者最近幾年開始與心理學者，腦神經學家、醫生合作，也以漢語材料為基礎，探討語言衰退與記憶、注意力、腦神經組織退化的關連，更寄望能從語言訓練延遲認知的老化，同時建立能偵察早期失智的語言標記。

從1970博士學位獲得至今四十多年，，研究方向與成果可分可五期簡述：

第一期（1970-1978）：著重於衍生變型語法的研究。其博士論文 "Coordination Reduction"（並列結構的縮減）(Tai 1970) 為此期之代表作。論文中提出縮減與重組的基本形式機制，來衍生不同語言中的各種並列結構。其後，於1972年研究並列結構與關係子句在漢語、英文、阿拉伯文等語言的不同，對衍生變型文法的移動 (movement) 基本觀念，提出修正，主張移動應視為複印 (copying) 與等同刪除 (identity deletion) 的結果 (Sanders and Tai 1972b)。這個觀念終於在最近獲得肯定，而被杭士基在最新的語法理論 "The Minimalist Program" (Chomsky 1995) 所採用。另於1973年提出漢語的基底詞序 (underlying word order) 為主詞 – 受詞 – 動詞 (SOV) (Tai 1973a) 及漢語從古代的 SVO 演變至現代 SOV 的理論 (Tai 1976b)。在70年代及80年代，有關漢語詞序的論文都會引用這兩篇文章。此外，也對漢語副詞分為狀語與補語的語意基礎，加以分析，而提出漢語副詞詞序的語意基礎理論 (Tai 1973a, 1975)。同時，他也研究漢語照應詞 (anaphor) 與代名詞的分布情況 (Tai 1978)，並因此體認形式語法對漢語分析的限制，以及功能語法的解釋能力的優勢。

第二期（1979-1987）：從這個階段開始，逐漸由形式語法轉入功能語法。於1978-1979年在美國麻省理工學院擔任訪問學者期間，與杭士基 (Noam Chomsky) 研究語法理論，更覺形式語法之不足，從而轉向，開始致力於功能語法之研究。此期之代表作為（1）"Relevant Categorial Distinctions in Chinese" (Tai 1982)，文中利用範疇語法 (Categorial Grammar) 的語意觀念，來確認漢語的詞類，並指出漢語的詞類與印歐語的詞類迥然不同；（2）"Verbs and Times in Chinese: Vendler's Four Categories" (Tai 1984)，文中指出 Vendler 的四個動詞範疇在漢語中只有三個。漢語沒有成就範疇。漢語成就範疇的概念是以「動作 – 結果複合詞」(resultative compounds) 來表現；（3）"Temporal Sequence and Word Order in Chinese" (Tai 1985) 主張漢語的詞序主要取決於人類概念系統中的時間次序，同時指出語法類象性 (iconicity) 的存在，及其對形式語法的挑戰。這三篇文章都是利用漢語的特點 ，來修正西方主流的語法與語意的理論，同時也跨進認知語法的研究領域。

第三期（1987-1995）：在俄亥俄州立大學期間，致力於建立以認知為基礎的功能語法，來研究漢語語法。其理論基礎發表於
"Towards a Cognition-based Functional Grammar of Chinese" (Tai 1989)，並與薛鳳生合編 Functionalism and Chinese Grammar (Tai and Hsueh 1989)，以及《功能主義與漢語語法》 (戴、薛 1994)。同時開始致力於漢語量詞的認知基礎的研究 (Tai 1992a, 1994, Tai and Wang 1990, Tai and Chao 1994)，漢語語法的類象動機 (Iconic motivation) (Tai 1993a)，漢語的空間概念的表達 (Tai 1993b)，漢語動詞與名詞的認知基礎 (Tai 1997)。這期間的研究成果與理論涵意於 Biq, Tai, and Thompson 1996 中有簡要說明，並提出以範疇形成(categorization)、時間與空間 (space and time)、類象性 (iconicity)、隱喻 (metaphor) 為認知功能語法的四個研究重點。

第四期（1995 – 2010）：自1995年創立國立中正大學語言學研究所以來，一方面繼續研究語言與認知關係，一方面開始對語言、心靈、與人腦的互動進行研究。在認知心理學、腦神經心理學與心靈哲學的基礎上，來研究漢語，繼續探索漢語認知系統，並提出非自主性語法的幾個研究基點。在這期間，設計了一套嶄新的心理語言學研究方法，收集了台 灣閩南語及客家話量詞系統各自在不被其他漢語方言影響的單語說話者（monolingual speakers）的使用情形。這兩個系列研究替台灣閩南語及客語保存了珍貴的原始資料，並且奠定了這兩個方言量詞的認知系統的研究基礎。這個研究方法將來可以很容易用來研究漢語其他方言的量詞系統，對語言與認知的研究提供絕佳的素材。自2000年開始，又開創了台灣的手語研究。目前正在研究台灣自然手語的詞彙與語法，撰寫《台灣手語參考語法》，並且建立台灣手語線上影像辭典（Taiwan Sign Language Online Dictionary （http//:www.tsl.ccu.edu.tw）, 已於2008年上線一版、2009年二版）。這個研究將會為台灣自然手語保存珍貴的記錄資料，並且對語言與認知的互動有突破性的瞭解。

第五期 （2010-2020）開始與心理學者，腦神經學家、醫生合作，也以漢語材料為基礎，探討語言衰退與記憶、注意力、腦神經組織退化的關連，更寄望能從語言訓練延遲認知的老化，同時建立能偵察早期失智的語言標記。已初步發表「老年語言學研究理論基礎與方法」。

第六期 （2020-） 漢字識字與中文閱讀之認知腦神經機制。

總結上述研究歷程，本研究者不斷地要求自己突破與創新，利用豐富的中國語言材料，對不同時期的語法及語意理論，提出修正與建議。這些觀點都有受到台灣、中國大陸及國際語言學家的肯定，相關著作至今仍廣被引用。同時在不同的時空背景，踏進較少為人注意，且費時費神的新領域。