Поливанов более или менее свободно владел французским, немецким, английским, латинским, греческим, испанским, сербским, польским, китайским, японским, татарским, узбекским, туркменским, казахским, киргизским и таджикским. Кроме того, в той или иной степени он знал абхазский, азербайджанский, албанский, ассирийский, арабский, грузинский, дунганский, калмыцкий, каракалпакский, корейский, мордовский (эрзя), тагальский, тибетский, турецкий, уйгурский, чеченский, чувашский, эстонский и др. Поливанов стремился к построению марксистской теории языка и пытался найти в закономерностях истории языков отражение законов диалектики. Так, изменения фонологической системы путем скачка, ставшего результатом постоянно накапливавшихся изменений, он оценивал как проявление закона перехода количества в качество. Ученый отстаивал активный подход лингвиста к языку, тесную связь лингвистики с практикой. В книге «За марксистское языкознание» Поливанов писал: «Лингвист… слагается: 1) из реального строителя (и эксперта в строительстве) современных языковых (и графических) культур, для чего требуется изучение языковой современной действительности, самодовлеющий интерес к ней и – скажу более – любовь к ней; 2) из языкового политика, владеющего (хоть и в ограниченных, пусть, размерах) прогнозом языкового будущего опять-таки в интересах утилитарного языкового строительства (одной из разновидностей «социальной инженерии» будущего); 3) из «общего лингвиста», и в частности лингвистического историолога (здесь, в «общей лингвистике», и лежит философское значение нашей науки); 4) из историка культуры и конкретных этнических культур». Начав с детального анализа японского ударения, он затем много занимался сопоставлением акцентуационных характеристик языков разного строя, заложив основы просодической типологии в своей книге «Введение в языкознания для востоковедных вузов» (1928). Ученый много занимался вопросами исторической фонологии в связи с общей проблемой причин языковых изменений. Он считал, что эти изменения происходят не в индивидуальной психической деятельности людей, а имеют коллективный характер. При этом экономические и политические причины влияют лишь на «социальный субстрат» носителей того или иного языка, заставляя тех или иных людей менять язык и способствуя или препятствуя языковым контактам. При этом на новый язык могут переноситься прежние привычки. Основную же роль в языковом развитии играют внутриязыковые причины. Поливанов был автором теории конвергенций и дивергенций. Согласно этой теории, изменения фонологических систем рассматриваются как дискретные (мутационные). Но наряду с изменениями, влияющими лишь на качество отдельных фонем и не затрагивающими системы, могут происходить «изменения в самом составе фонологической системы, обусловливающие изменение числа элементов этой системы: 1) дивергенции, т. е. изменения, ведущие к увеличению числа элементов системы; 2) конвергенции, т. е. изменения, ведущие к уменьшению числа элементов системы… Наиболее крупными (по своим результатам) изменениями следует считать, разумеется, не процессы внутрифонемного порядка, а дивергенции и конвергенции». Именно конвергенции – это «наиболее важный класс историко-фонетических изменений», тогда как часто «сопровождающие их дивергенции являются зависимыми от них». Поливанов выдвинул положение о существовании гибридных по происхождению языков: «Японский язык гибридный по происхождению, амальгама южных, островных, аустронезийских и, с другой стороны, западных континентальных, общих и корейскому (и другим восточноазиатским континентальным «алтайским языкам») элементов». В.Б. Шкловский так отозвался о Поливанове: «Поливанов был обычным гениальным человеком. Самым обычным гениальным человеком». Его также называли «филологом-энциклопедистом». Поливанов является автором книг «Психофонетические наблюдения над японскими диалектами» (1917), «Лекции по введению в языкознание и общей фонетике» (1923), «Краткая грамматика узбекского языка» (1926), «Русская грамматика в сопоставлении с узбекским языком» (1933), «Опыт частной методики преподавания русского языка узбекам» (1935, 1961), «Статьи по общему языкознанию» (1968), «Труды по восточному и общему языкознанию» (1991), «Словарь лингвистических и литературоведческих терминов» (2010), «Вечера у проф. П. (фрагмент романа)» (2021) и др.
