В своих работах, посвященных как индоевропеистике, так и общему языкознанию, Шлейхер продолжал деятельность индоевропеистов первого поколения: Ф.Боппа, Я.Гримма и др.; в общетеоретических вопросах испытал влияние В. фон Гумбольдта. На Шлейхера повлияли передовые для того времени естественнонаучные идеи, особенно дарвинизм. Это влияние проявилось как в представлениях о языке как живом организме, проходящем те же стадии развития, так и в переносе на развитие языков дарвинистских представлений о естественном отборе, борьбе за существование и др., т.е. во всем том, что впоследствии было названо организмической метафорой. В связи с этим Шлейхера рассматривают как ярчайшего представителя натурализма в языкознании.

Вслед за Гумбольдтом Шлейхер пытался выявить общие закономерности развития языков, выделяя языковые стадии. «Доисторический» период языкового развития он, как и Гумбольдт, понимал как движение от простого к сложному. Согласно Шлейхеру, наибольшей «зрелости» достигали древнегреческий, латинский языки и санскрит, обладавшие максимальной морфологической сложностью. Более поздний исторический период Шлейхер, в отличие от Гумбольдта, рассматривал как «регресс» по аналогии с процессом старения живых организмов; этот «регресс» отражается в упрощении морфологии современных индоевропейских языков по сравнению с древними. Стадиальные идеи Шлейхера были отвергнуты последующим развитием науки.

Гораздо большее значение для лингвистики имело развитие в работах Шлейхера сравнительно-исторического метода. Шлейхер фактически разработал метод реконструкции, на котором основывается вся последующая компаративистика, а также впервые четко сформулировал концепцию родословного древа, заимствованную из биологической систематики. Согласно ей, развитие языков идет лишь одним способом: языки и языковые группы могут дробиться и расходиться, но не могут скрещиваться между собой; такой подход в целом сохраняется и в современной лингвистике, несмотря на неоднократные попытки его ревизии. В соответствии с этой концепцией все родственные, в частности индоевропейские языки восходят к единому праязыку. Шлейхер впервые четко сформулировал понятие индоевропейского праязыка (раньше часто считали, что индоевропейские языки восходят к санскриту) и на основе регулярных соответствий между известными нам языками предпринял первые попытки его реконструкции (он даже считал, что этот язык им полностью восстановлен, и написал на нем басню).

Велика заслуга Шлейхера и в исследовании отдельных ветвей индоевропейской семьи, особенно германских, славянских и балтийских языков. Шлейхер первым начал систематически исследовать литовский язык, а также литовский фольклор.