五四运动前夕，顾颉刚在北京大学求学期间，受到当时新思潮及北大一些文科教授的影响，对民间歌谣产生浓厚兴趣。1917年起着手搜集、整理苏州民歌。1920年加入北京大学歌谣研究会，参加《歌谣周刊》的编辑工作。1926年，出版民间歌谣专集《吴歌甲集》，专集中收有丰富的吴歌作品及他本人和其他学者从语言、文学、社会、历史、风俗、心理等多方面对这些作品进行探讨的文章。此后，又著有《吴歌小史》(1936)、《苏州近代乐歌》(1937)等论文，论述吴语民歌的演变历史和艺术特色。此外，他研究《诗经》作为古代思想史文化史的一部分，进行系统的研究，运用历史学和社会学的科学方法，力图揭示其中民歌的本来面目及其社会意义。30年代中期，他校点已经湮没300多年的明代民歌集《山歌》（又名《童痴二弄》，冯梦龙编），丰富了中国民间文学史的文献。
在传说、故事研究方面，顾颉刚在20年代初就着手搜集有关中国著名传说孟姜女故事的材料，从“历史的系统”和“地域的系统”两个方面进行比较研究，指出孟姜女传说在发展演变过程中的几次转变，呈现纷繁形态的历史原因与社会原因。先后著有《孟姜女故事的演变》(1924)、《孟姜女故事研究》(1927)等论文，后编辑《孟姜女故事研究集》3册和《孟姜女故事的歌曲（甲集）》。他对孟姜女传说的研究是中国现代民间文艺学史上最先取得的重要成果之一，对当时和以后民间传说及故事的研究有较大影响。
在神话方面，顾颉刚对中国神话的研究发端于他对封建史学体系的辨伪工作，并成为其这方面学术观点的重要组成部分。他的主要观点是：
- 中国古史，尤其是夏、商、周以前的古史基本上是传说材料，即“神话”。神话所以混入历史，是封建史学家将其历史化的缘故。
- 要用史实的眼光去看史实，用传说的眼光去看传说，因此要将历史与神话区别开来，恢复神话的本来面目。
- 神话虽然看来荒诞不经，但它是民间文学、民俗学、社会学等方面的重要的研究资料。
顾颉刚热心研究民间艺术和民间风俗。他探讨滦州（今开滦）皮影戏的历史和现状，多次写文章呼吁保护民间雕刻家杨惠之的塑像作品。五卅运动和抗日战争中，提倡写鼓词、印行通俗读物，为民族解放斗争服务。在民俗方面，他实地调查北京的东岳庙和妙峰山（进香活动）、泉州的土地庙、广东的城隍庙及苏州地区的婚丧风俗等，并写有调查报告多篇。
顾颉刚是民间文艺学和民俗学的积极倡导者和组织者。1927～1929年在广州中山大学任教期间，他发起成立民俗学会，主持编辑《民俗》周刊，出版民俗学会丛书，主办民俗学传习班，将民间文艺学活动扩展到中国南方。30年代，他在北京继续参加恢复后的歌谣研究会活动，同时创办风谣学会。40年代，他继续致力于民俗学活动，并到西北地区进行民族和民俗考察。在此期间，他主编的或在他的支持下编辑的报刊专栏及刊物有《民俗》（北平《民声报》）、《谣俗》（北平《晨报》）、《民风》（南京《中央日报》）、《风物志》等。中华人民共和国建立后，顾颉刚积极参加中国民间文艺研究会的活动。主张大力抢救传统民间文学遗产，给予科学的记录、整理和研究，使之成为对青年进行文化教育和思想教育的教材。重要著述还有《妙峰山》、《苏粤的婚丧》（合著）、《顾颉刚通俗论著集》等。