作为先学文后攻医者，恽氏一生撰写了大量医学著作，著有《群经见智录》等24部著作，有独特新见。竭力主张西为中用，对中医学术的发展有一定影响。此外，恽氏在创办铁樵函授中医学校期间，还主持撰写了数十种函授讲义，如《内经要义选刊》、《内经讲义》、《伤寒论讲义》等。
恽氏非常注重理论联系实践，主张在继承前人学术思想的基础上，吸收新知以补充、提高和发展中医药学。他认为，欲使中医学进步演进，必须“发皇古义”、“融会新知”，取长补短，“吸取西医之长与之合化以新生中医”。他认为中西两种医学各有长处，中医重视人体在整个大自然中随四时阴阳而发生的运动变化，而西医则于生理上重视解剖，于病理上重视局部病灶。两种医学之间应该相互沟通、取长补短。但同时亦强调“断不能使中医同化于西医，只能取西医学理补助中医，可以借助他山，不能援儒入墨”。恽氏从维护中医、发展中医的角度，倡导中西两种医学沟通，具有一定的积极意义。
恽氏所处时代正值中西文化交汇之际，业医者大多忽视理论学习而更侧重于具体方药的积累，致使中医学经典著作《黄帝内经》被束之高阁，少有问津。恽氏从维护中医学理论体系科学性的角度出发，通过剖析《内经》的理论实质，对构成中医学理论基础的阴阳、五行、六气等令人费解之处作了比较圆满的解释。他所提出的“四时五行”观点，把自然界四时的交替变化看作宇宙万物变化的支配力量，从而揭示出《内经》的理论核心与自然界的运动变化规律一脉相承，即由四时的风寒暑湿化生出六气，由四时的生长收藏化生出五行，再由四时五行派生出五脏。故而，四时成为《内经》的基础，“《内经》之五脏非血肉之五脏，乃四时之五脏”。恽氏从方法论的角度揭示出中医学理论体系的精神实质，明白晓畅地解释了中医学朴素辩证的认知思维。
恽氏在治疗用药方面，见解独到，今仅举痨瘵一病说明。他认为，一般初病咳嗽、吐血，不可称为痨病。必待初期症状已过，见潮热、掌热等证，方可称之为痨。对于痨病吐血的治疗，他主张对于因药误或误补，以致伤风不醒而成痨者，以荆芥、防风、象贝、杏仁等疏泄风邪，以茜根炭、藕节等止血；若风邪郁肺化热者，可同时加入黄芩、款冬花等。对于因举重伤力，剧烈运动损伤肺络者，轻者以七厘散，重者以地鳖虫、紫金丹（出《伤科补要》，没药、降香、乳香、松节、苏木、川乌、蝼蛄、自然铜、血竭、龙骨、糊丸、朱砂）止血疗伤。对于盛怒伤气，肝胆之火上逆，阳络损伤而大吐血，或肺阴受灼，痰中夹血者，以花蕊石、童便为特效药，茜根炭、地榆炭、仙鹤草、五胆药墨、三七等为辅药。他认为痨瘵的治疗，用药不在乎多，而在方药合度，毋庸更张。
恽铁樵业医之际，正值国内中医、西医并存、论争之时，通过比较并作出抉择成为当时业医者面临的首要问题。特别是西医余云岫刊布《灵素商兑》，认为中医不科学之后，中西医学之争日趋激烈。恽铁樵是当时中医学界第一位挺身而出迎接余云岫挑战者。受其影响，陆渊雷、吴汉仙、陆士谔、杨则民等亦纷纷著书立说，回应余云岫的挑战。在这场中西医学的论争当中，恽氏起到了至关重要的作用。