蔡元培担任院长期间，广泛搜罗人才，成立各种研究所，并大力扶植诸如中国科学社这样的科学事业团体，到1930年，研究人员已近200名，研究所则有物理、化学、工程、地质、天文、气象、心理、动植物、历史语言、社会科学研究所等，但主要以自然科学的研究为主。
研究院通过评议会等各种手段，极力促进国内外学术研究的合作与互助，先后将一大批从国外归来的留学生网罗和安排到全国各类科学组织中工作，在组织、联络和指导全国的科研工作方面，成绩卓著。研究院还设出版品国际交流处于上海，加强与国外学术界的交流，极大地推动了我国科学与世界接轨的步伐。
中央研究院成立后，以纯粹科学和应用科学兼顾，传播西方科学新知和本土化科学的研究并重为其特色。天文研究所从事天文观测、推步研究，并旁及中国古代天文学；地质研究所发现我国第四纪冰川遗迹，并在庐山设有陈列馆，陈列冰川地质标本，从事于地层、古生物、矿物、岩石及应用地质等项研究；植物研究所采集和购置的标本达20余万号，从事高等植物分类及藻类、真菌、森林、植物生理、病理植物形态和细胞遗传等项研究；动物研究所除采集了大量昆虫、鱼类标本外，重点研究了鱼类学、昆虫学、寄生虫学、原生动物学和实验动物学五大类；工学研究所则致力于钢铁、陶瓷、玻璃、工业材料的研究、试验与试制。物理学研究所和化学研究所也颇有成绩，前者进行电磁、应用光学、地磁等各项研究，并从事物理仪器制造；后者以对分子光谱，繁醇类男女性内泌素的综合，天然有机物的提取与制造等问题的研究用力尤多。总之，自中央研究院成立后，所属各研究所都蓬蓬勃勃、卓有成效地开展起了各自领域的研究工作。