Курилович предложил реконструкцию индоевропейского ударения (затронув также проблемы индоевропейской метрики), обнаружил существование ларингалов (фонемы ḫ) в хеттском языке. Выдвинул гипотезу о происхождении семитского трехсогласного корня в результате грамматикализации апофонии, т. е. чередования гласных в составе одной морфемы. Курилович сочетал строгость эксплицитной методики исследования с широкой лингвистической эрудицией. Он обращал особое внимание на динамику языка. Языковая система была для Куриловича постоянно меняющейся структурой. Изучение эволюционных процессов в языках индоевропейской языковой семьи стало для ученого ключом к реконструкции праязыковой системы, а реконструированную языковую систему он рассматривал как ключ к пониманию дальнейшего развития языков, образовавшихся после распада индоевропейского праязыка. Курилович полагал: «Очевидно, что относительная хронология как фонетических, так и морфологических фактов должна представлять собой центральную проблему любого исследования, целью которого является описание индоевропейского праязыка. Картина этого языка, составляемая сегодня… не соответствует какому-либо синхронному состоянию языка, а отражает элементы различных периодов». Тем самым ученый обратил внимание на необходимость учета в ходе реконструкции синхронных отношений, существующих в любом языке в любой момент его существования. Курилович сформулировал закон языкового знака, проявляющийся на разных уровнях языка: «Чем ýже сфера употребления, тем богаче содержание (смысл) понятия; чем шире употребление, тем беднее содержание понятия». Ученый считал, что внутренние структурные закономерности определяют множество потенциально возможных вариантов развития языковой системы, но выбор одного из этих вариантов обусловлен социальными причинами. Курилович является автором книг «Индоевропейские этюды» (Études indoeuropéennes) (1935), «Акцентуация индоевропейских языков» (L'accentuation des langues indoeuropéennes) (1952), «Апофония в индоевропейском языке» (L'apophonie en indoeuropéen) (1956), «Апофония в семитских языках» (L'apophonie en sémitique» (1961), «Словоизменительные категории индоевропейского языка» (The Inflectional Categories in Indo-European) (1964) и др.
