傅斯年英国留学，先入伦敦大学跟随史培曼（Spearman）教授攻读实验心理学，后兼及生理和数学、化学、统计学等。1923年由英国至德国，入柏林大学哲学院跟随近代德国史学之父、语言考证学派的一代宗师兰克攻读比较语言学与史学。罗家伦认为傅斯年赴德国留学：“一方面受柏林大学里当时两种学术空气的影响，一方面受在柏林大学的朋友陈寅恪、俞大维各位的影响。”

罗家伦回忆留学时的傅斯年：“傅斯年学过实验心理学、数学、理化学，闻听柏林大学近代物理学、语言文字比较考据学显赫一时，又到此处听相对论、比较语言学，偶尔书包里还夹厚厚一部地质学著作。”

傅斯年留学时生活极为艰苦，但他依旧买书，他在给罗家伦信中写道：现在“又有火炉子费，又交学费，故实是十分节省，每日吃饭在二马克与三马克之间，未曾看戏一次。书是买了一部文法，一部梵文法，一部Karlgren的语言学，上一是上课，下一是为写书用。”

赵元任的妻子杨步伟描述过傅斯年在柏林的日子。杨步伟说，她与赵元任到柏林的第一天“就有一些中国在德的留学生来看我们，也是现在很多的名人在内，我们多数是闻名没有见过面的，这些人以前是英美官费留学生，大战后因德国马克正低，这些书呆子就转到德国去，大买德国的各种书籍，有的终日连饭都不好好地吃，只想买书，傅斯年大约是其中的一个。”

傅斯年最终转向研究实证主义史学，并显示出了惊人的天赋，俞大维曾对人说：“搞文史的当中出了个傅胖子，我们便永远没有出头之日了。”

1928～1937年，傅斯年领导历史语言研究所排除阻力，对以安阳为中心的殷墟作了15次大规模的考古发掘，找到大批甲骨文和殷商文物，为殷商史和甲骨文研究奠定了坚实的基础。石璋如回忆说：“那时是殷墟第13次发掘，所用人力在三百人以上，为殷墟发掘以来规模最大的一次。也是中国的考古工作在国际间最煊赫的时期。约在五月中旬，气候已经相当的热了，他和法国的东方学者伯希和先生到达安阳……伯希和先生对着那样伟大的陵墓，那样排列整齐的小墓，那样大量并精美的灿烂的器物，在孟真所长面前，不断的惊讶和赞叹！”

抗日战争爆发后，史语所最终决定南迁，随同搬迁的还有傅斯年视为珍宝的21万册藏书。傅斯年亲自选择路径，并指定由图书管理员那廉君负责护送。

北京和台北的故宫博物馆都藏有大量明清档案。辛亥革命后，这批档案被日本的一家公司买下，打算运回日本。罗振玉、马衡等著名学者曾为保护这一无价之宝出了大力，傅斯年在陈寅恪和胡适的建议下，向中央研究院院长蔡元培申请拨款买下这批档案，最终让这批珍贵的内阁档案免遭劫难，直至今天，中国史学研究仍深受其惠。

傅斯年说：“凡一种学问能扩张他所研究的材料便进步，不能的便退步。”“一分材料出一分货，十分材料出十分货，没有材料便不出货。”他甚至直截了当地说：“史学便是史料学。”

傅斯年经常被引用的名言是：“上穷碧落下黄泉，动手动脚找东西。”

傅斯年严于律己，南京夏天燠热，他人胖，烟瘾又大，在阅读北宋刊的《史记》、《敦煌卷子》等珍贵资料时，坚持不开电扇，不抽烟，精心保护。

傅斯年坚决反对以伦理道德或政治等理由歪曲历史。他说：“对青年是不应该欺骗的，治史学是绝不当说谎的。”“把些传统的或自造的‘仁义礼智’和其他主观，同历史学和语言学混在一气的人，绝对不是我们的同志！”

傅斯年留学之初学习心理学。1940年初，傅斯年曾在西南联大作过一次学术讲演，题目是《汪贼与倭寇——一个心理的分解》，此文是用弗洛伊德的心理分析方法，解析汪精卫如何一步步走上了叛国之路。傅斯年先用汪精卫的出身和成长坏境分析汪精卫性格的形成，而后又说陈璧君的刚戾凶妄也是助因。这种“不度德量力”的要求，形成了他极度扭曲的心理状态，以及他一生人格上和心理上的变态，从而表现为他从事各种极端的政治上反复无常的投机和赌博。在傅斯年看来，倭寇与汪贼大有相同之处，日本小鬼最富于“卑贱疙瘩”，“看到自己那副猢猴形，更恨得非做‘人上人’不可”。傅斯年文中最后结论是：“汪贼有己无人，发了邪火，便欲断了同种；倭贼有己无人，动了狂念，便欲灭绝人类。二者都是一种犯罪心理，不过一个是孤兽，一个是狼群，有此差别罢了。”

傅斯年主持史语所时，曾去北大教课，他附带的任务就是选拔尖子，充实史语所研究队伍，时在北大读书的邓广铭先生回忆：“傅斯年、董作宾、李济、梁思永诸先生都在北大讲课，想发现选拔人才。后来，北大毕业生到史学语所去的很多，我的同学中就有胡厚宣、张政烺、傅乐焕、王崇武等人。”