有机理论
早在20年代，曾昭抡就开始做研究工作。他到北京大学后，由于他的倡导和带动，北大化学系形成了浓厚的研究气氛，在晚上和星期天，仍有不少教师和高年级学生在实验室专心从事研究工作，并做出了一批出色的研究成果。曾昭抡仅在1932～1937年间，就发表了50多篇论文，其中对“亚硝基苯酚”的研究成果，已载入《海氏有机化合物词典》，被国际化学界所采用；他改良的马利肯（Mulliken）熔点测定仪，曾为我国各大学普遍使用。
在有机理论方面，曾昭抡和孙承谔等提出了一个计算化合物沸点的公式，指出一个化合物的沸点与所含原子半径有一定关系，只需将原子半径代入公式，就可以算出化合物的沸点。同时他们还提出了计算二元酸和脂肪酸熔点的公式。
分子结构
在分子结构方面，曾昭抡等测得四氯乙烯的偶极矩为零，证明了该化合物有对称结构。他还测出了已二酸的偶极矩为4．04D，并推断该酸有桶形结构。
无机与有机
无机化合物与有机卤代物
曾昭抡在制备无机化合物和有机卤代物方面，发表了10多篇论文，在谷氨酸、醌、有机氟化物及有机金属化合物方面，进行了一系列研究；在制备胺类化合物、盐类化合物、酚类化合物以及合成甘油酯方面，也做了不少工作；对有机化合物的元素检出和测定方法，提出了不少改进意见。曾昭抡还做过炸药化学研究，并发表过论文和出版了《炸药制备实验法》专著。他献身科学事业的忘我精神深受师生敬佩。有一次他带领学生做炸药试验，在爆炸前，他做了认真检查并让学生们先离开试验地，他亲自点燃导线后还在那里仔细观察。当时，一个学生看到冒烟了，便高喊：“曾先生，快离开！”他这才离开，刚走出不远，炸药就成功地爆炸了。在场的学生都为曾先生捏着一把汗。
曾昭抡的研究领域相当广泛，他对化学名词、化学文献和化学史等方面也做过不少研究，发表过一些有价值的论文。
二三十年代，近代化学研究在中国刚开始起步，曾昭抡所做的许多研究工作，代表了当时中国化学研究的部分水平，有的为世界化学界所重视，他对中国近代化学发展所起的推动作用，更是功不可没。
曾昭抡在二三十年代撰写了许多介绍国内外化学发展的文章。例如，他为《科学》杂志“有机化学百年进步号”专刊写了“有机化学百年进步概况”；为中国化学会十周年纪念专刊写了“中国之化学研究”和“中国有机化学的研究”；并为中国科学社二十周年纪念刊写了“二十年来中国化学之进展”。此外，他还撰写过“科学之最近进步”，“最近有机化学之进展”、“最近生物化学之进展”、“最近十五年来中国化学的进步”和“关于促进中国化学发展的几点意见”等综述性、知识性、评论性文章，这对促进中国化学研究和普及化学知识，起了重要的历史作用。
化学名词命名和统一
近代化学科学传入中国并得到发展，其中有一个重要因素，就是化学名词的命名和统一。曾昭抡非常重视这项工作，早在30年代初，就将《国际有机化学名词改良委员会报告书》和《日内瓦命名原案》译成中文向国内读者介绍，并发表了不少有关命名的文章。中华人民共和国建立后，曾昭抡任化学名词审查小组召集人，领导制订出《化学物质命名原则》，审定了《化学名词草案》。1953年，中国科学院召开全国化学物质命名扩大座谈会，曾昭抡主持会议并做了《化学物质命名扩大座谈会的总结报告》，竺可桢、吴有训参加了会议，对曾昭抡等人所做的工作，给予高度评价。化学物质种类繁多，命名和统一的工作极为重要，也极为复杂。曾昭抡对此项工作认真、细致，耗费了大量时间和心血，对我国化学界和化学科学的发展，做出了贡献。
曾昭抡一生十分热心学术团体和学术刊物工作，他很早就参加了中国科学社、中国自然科学社、中国化学会、中国化学工程学会和美国化学会等学术团体，并在其中担任了不少领导职务，参加了许多重要活动，特别是对中国化学会的创建和发展，做出了重要贡献。
中国化学会于1932年8月4日在南京成立，曾昭抡是主要发起人之一，并当选为首届理事，创办了中国化学会第一个学术刊物——《中国化学会会志》。以后又连续被选为16届理事会的理事或常务理事，其中还曾担任过4届会长和1届理事长，为该会和所办刊物，做了大量工作，立下了不朽的功绩。
《中国化学会会志》（今《化学学报》前身）于1933年创刊，是我国第一个外文版化学学术期刊，用英文、法文、德文发表我国化学研究成果，在促进化学研究和加强中外学术交流中占有重要地位，受到国际化学界普遍重视。这一刊物能有如此高的水平和影响，主要应归功于曾昭抡的精心编辑和扶植。抗战期间和解放战争期间，办刊条件极端困难，甚至有时无经费出版。曾昭抡省吃俭用，任凭衣鞋破烂，把积攒的钱，几乎全部都用到这份刊物上。他任《中国化学会会志》总编辑长达20年之久，为办好这个刊物，付出了无数心血。
除《中国化学会会志》外，曾昭抡还担任过《科学》《化学工程》编委，《化学》的“中国化学撮要”专栏主编和美国《化学文摘》特邀撰稿人。不管工作多么繁忙，时局多么动荡，他始终坚持积累资料、撰写稿件，从而博得了《化学》总编辑戴安邦和美国《化学文摘》社的赞赏。由于他多年的不懈努力，使“中国化学撮要”栏被誉为《化学》的最精彩部分，同时能使中国化学研究成果及时地在《化学文摘》中得到反映。
曾昭抡作为中国化学会的领导人之一，十分注意总结过去的历史，展望未来的发展，并对如何办好学会、如何办好刊物，提出了许多宝贵见解。1935年8月，中国科学社等6个学术团体在南宁联合召开年会，曾昭抡代表中国化学会参加，被推选为大会主席团成员。他在大会上做了“中国化学会与中国化学之进展”的讲演，对中国化学会的成立和在学术史上占的重要地位，做了总结和阐述。1936年他又写了《中国化学会前途的展望》一文，提出了学会的前途和任务，他指出：“学会的任务有许多方面，最重要的要算发行刊物、联络会员间的感情、促进这门科学的发展和传播这门科学的知识。”他还强调学会的领导要定期更换，并注意选拔新生力量。他说：“任何事业，新鲜血液的输入，总是需要的，学会也不例外。鼓励后进的同行，欣悦他们的成功，一反从前‘同行是冤家’的谬论，是我们科学家应有的胸襟，也是中国化学会发展的重要动力。”曾昭抡的这些见解，具有重要历史意义和现实意义。
重视实验
1926年，曾昭抡回国后，先在广州兵工试验厂当技师，因决心献身于教育和科学事业，1927年转到南京中央大学化学系任教授，后又兼化工系主任。1931年后，曾昭伦任北京大学化学系教授兼系主任。他在中央大学，特别是到北京大学以后，进行了一系列教育改革。首先，加强实验室建设。他认为，实验室是教学和科研必备的条件。在他主持下，北京大学化学系扩建了4个实验室，进行了设备改装和增补，购置了许多新的实验仪器和化学药品，使实验室成为师生从事教学和科研的重要基地。
重视图书资料
曾昭抡重视图书资料工作。他为北大化学系图书室订购了许多美国、英国、德国等国的图书、期刊，亲自选定书刊目录，千方百计补齐缺刊，保证师生能接触到学术领域的各个方面及其最新发展。
重新编写教材。曾昭抡强调教材要反映科学技术的新发展。他亲自编写讲义，把一些最新动态和成果加进去、介绍给学生。他曾讲授过普通化学、有机化学、物理化学、有机合成、有机分析、炸药化学和化学工程等多门课程，由于他备课认真，又博学多闻，所以他的讲课很受学生欢迎。
教学改革
曾昭抡还为改革教学方法做了许多工作。有时他在课堂上一边讲课，一边做示范实验，或者讲完了所学的内容后，集中一段时间让学生去做实验。例如有机合成课要求学生用一定数量的原料，在规定时间内完成20个合成实验；又如有机分析课要求学生对10个未知化合物和5个未知混合物进行分离、鉴定并写出报告。他这样重视实验的教学方法，在当时的中国尚属罕见。
创立毕业论文制
曾昭抡对学生训练十分严格，他要求每个学生在毕业前必须接受科学研究的训练，一定要做毕业论文。北京大学化学系的学生1934年开始做毕业论文，从此，我国各大学也相继实行毕业论文制度。
