民国九年（1920年）春，刘半农赴欧洲深造，初入英国伦敦大学院，在语音实验室工作。

民国十年（1921年）转入法国巴黎大学，并在法兰西学院听讲，攻实验语音学。

民国十四年（1925年）获法国国家文学博士学位，成为第一个获得以外国国家名义授予的最高学衔的中国人。8月，刘半农在回国的海轮上，写下诗作《教我如何不想她》。同年秋，刘半农任北京大学国文系教授，兼任北大研究所国学门导师，建立了语音乐律实验室，成为中国实验语音学奠基人。

民国二十二年（1933年）4月，与钱玄同等12人联名在报纸上发出为李大钊烈士举行公葬的募款书，并书写墓碑墓志。

民国二十三年（1934年）6月，为完成《四声新谱》《方音字典》和《中国方言地图》的编写，冒着酷暑沿平绥铁路深入绥远、内蒙一带考察方言方音，不幸染上“回归热”病，7月14日在北平逝世，年仅44岁。

民国六年（1917年），发表了《我之文学改良观》，认为文学应表现自我的真情实感；只有将窒息性灵的古人作文的死格式推翻，新文学才能得到发展。主张在白话文没有取得正宗地位之前，文言和白话可暂处于对等地位，白话应吸收文言的优点，而文言应力求浅显，以便和白话相近。提出破坏旧韵，重造新韵，主张增多诗体和以今语作曲。提倡文章分段，采用新式标点符号。随后，又发表《诗与小说精神上之革新》。在介绍英国约翰生和美国樊戴克的文学思想时，强调文学的真实性，批判背离现实的虚伪文学。刘半农首先从“形式”的角度，以西方文学为参照，力求实现文学的变革；其次，以实事求是的态度对待文言与白话，对文学语言变革形成自己的观点； 第三，为推进现代民族国家形成统一的语言，作出了创立新式标点等具体而又切实的努力。

在小说改革方面，他提出要用历史的、系统的、比较的方法研究小说，以促进小说的繁荣和进步，并作了“通俗小说之积极教训与消极教训”、“中国之下等小说”等演讲，强调小说的社会作用和研究拥有群众的通俗小说的重要性。

中国现代民间文艺学以1918 年北大歌谣运动为开端，刘半农作为歌谣运动的发起者和主持者，他倡导新诗创作向歌谣学习的做法提高了歌谣在文学上地位，为歌谣进入研究者的视野作了准备；他首倡歌谣征集与研究，使民间文学进入学术研究的视野并为之在学术界争取了合法地位；他的民歌采集和研究方法，他对民间文学及相关概念的界定、研究中的多学科视角和民间立场，对中国现代民间文艺学的学科建设作出了重要贡献。

在古典文学方面，校点出版了唐韩惺的《香奁集》，清董若雨的《西游补》，张南庄的《何典》。写有《读<海上花列传>》《<西游补>作者董若雨传》。

刘半农是首批翻译外国散文诗的作家之一，也是第一个把高尔基作品介绍到中国，最早将狄更斯、托尔斯泰、安徒生的作品翻译成中文的译者。他在翻译时对声韵等方面有着自己独特的见解。认为声调是不能迁移的东西，对于艺术作品的感染力表现非常重要，因此主张翻译应以直译为主，在忠实翻译原文本意的同时，要尽力保存原文的语言方式，并要译出原文的真实感情。刘半农在译诗时，往往将原文当成乐歌看待，并认为这相当于中国的词曲，即能够在谱上曲后进行演唱。因此他的译诗较多地选择了五言古体的形式，为译诗的音乐品质提供了保障。其译著主要有《法国短篇小说集》《茶花女》等。

在语言科学的领域里，他的研究涉及语音、文字、词汇、语法等各方面。

在国外，刘半农研习实验语音学，致力于汉字声调的研究。他测试了中国十二种方言的四声，撰著了《四声实验录》。他指出：四声和声音的强弱没有关系，和音质、长短有些关系，而决定四声的主要是音的高低。这种高低是复合音，是由此音移入彼音，移入时是滑的，而不是跳的。这个论断，科学地解决了四声是什么的问题。回国后，他在北大建立了语音乐律实验室，记录了七十余种方言。根据七十余种方言的音素，编成《调查中国方音用标音符号表》。民国二十一年（1932年），撰写了《北平方音析数表》，分字音为“头”“面”‘颈”“腹”“尾”“神”六项，以六位数字表示一字的切音。此外，还写有关于语音的论文多篇，创制并改进了测音仪器，翻译了法国保尔帕西的《比较语音学概要》。他先后创制了刘氏音鼓甲乙两种、声调推断尺、最简音高推断尺、四声模拟器等语音实验仪器。他先后记录了全国70多处方言，还借助研究语音的仪器测试古代乐律。

刘半农主张汉字改革，认为汉字最终应走拼音化的道路。民国十四年（1925年），他发起成立“数人会”，经过二十二次讨论，拟定了《国语罗马字拼音法式》。他认为，汉字在实行拼音制以前，写简化字是必不可少的办法，因此与李家瑞编《宋元以来俗字谱》。这本书表现了八九百年以来，简笔字演变的轨迹。

民国十四年（1925年），他向北大研究所提出《编撰<中国大字典>计划概要》。由于需要大量经费，无法实现。民国二十年（1931年），拟编《大学辞典》，也因经费无着而作罢。民国二十二年（1933年），为北新书局编撰《标准国音中小字典》，共收九千余字，还附录有他创制的《点直曲检字法》。他还为《中国大辞典》撰写了三百多页的“一”字稿本。此外还写有《打雅》等文章。他还倡议使用“她”“它”二字，作为代词。

在语法研究方面，民国八年（1919年）北大出版组印行了他的《中国文法通论》。他对于机械地模仿外国语法的《马氏文通》体系不满，主张结合我国语言实际，建立自己的语法体系；还反对以引用古奥的例句为尚的陈规，主张采用习见的和口语的例句。民国二十一年（1932年），为高中生写了《中国文法讲话》。

对于戏剧改革，他认为雅化了的昆曲，应处于历史艺术的地位，受人鄙视而仍有观众的京戏，应当进行改良。主张摒弃“恶腔死调”，改正剧本没有理想和文词不通的弊病，而以白描笔墨和方言去写脚本。以后，他为《梅兰芳歌曲谱》和《腔调考原》作序，对于京剧改革的阐释有所变化。他为使话剧发展取得借鉴，还翻译有剧本《戍獭》《小伯爵》《琴魂》《天明》《茶花女》。

写有《从五音六律说到三百六十律》、《十二等律的发明者朱载堉》等论文多篇。说明中国乐律是建筑往“倍半相生”和“三分损益”两大原则之上，不宜于“变调”；而明代朱载堉发明的十二等律，解决了“变调”问题，在世界范围内是划时代的贡献。他对中国古代将乐、度、历混为一谈，更羼入荒诞的五行学说的乐律观，进行了批判。他还对中国古代乐器的音律，进行了实际测试。

民国十六年（1927年），北京中国学术团体和瑞典考古学者斯文赫定，共同组织西北科学考察团。他多次参与谈判，被推举为该团理事会常务理事。民国十七年（1928年），去日本出席东方考古学协会的学术会议，在京都东亚考古学会作了“新嘉量之校量及推算”的演讲。6月，在奉系军阀退出北京时，发起组织北京临时文物维护会。他还对美国中亚考古团在蒙古非法盗掘文物、中法考察团的法方成员一再违反协定并殴打中国团员等事，多方进行过斗争，并在《北旧》《质问法使馆参赞韩德威》《介绍黄种巡察团》等文中予以揭露和抨击。他还进行考古调查，在河南巩县、洛阳发现北魏和唐代的乐舞造象，又作“古度量衡举”，仿造汉代日晷仪。

他在二十世纪二十年代写的《半农谈影》，是中国第一部探讨摄影艺术的著作。

刘半农为了要编一本“骂人专辑”，曾在北京某报纸上刊登启事，征求各地的“骂人语言”。语言学家赵元任见到启事后，立即赶往刘半农的宿舍，用湖南、四川、安徽等地的方言把刘半农“痛骂”了很长时间。随后周作人也赶来，用绍兴话再把刘半农“骂”了一顿。刘半农在大学里授课时，因向学生们征集“骂语”，又被宁波、广东的学生相继用方言“大骂”。此后，刘半农又去拜会章太炎。章太炎也听说了他正在收集“骂人语言”，就用汉代的骂人话“骂他”，还告诉他这句骂人话是谁说的、典出何处；接着用唐朝骂人的话“骂”他，再告诉他是谁骂的，典出何处。一直从上午说到中午。刘半农同来的人只得出来向章太炎作揖说：“我们麻烦老师很久，现在我们要告辞了。”

新文化运动刚起步时，许多人习惯于恪守旧的传统，对新文化运动和文学革命缺乏足够的认识。为壮大文学革命的声势、宣传文学革命，钱玄同与刘半农于民国七年（1918年）3月在《新青年》上分别扮演了正、反两个角色，进行辩论。钱玄同化名“王敬轩”，发表了《文学革命的反响》。这篇文章以反对新文化运动的顽固派身份，陈述新文化运动的“罪状与弊端”，攻击《新青年》给社会造成的“危害”；刘半农则以新文化运动的捍卫者身份，发表了《答王敬轩》的长篇文章，针对“王敬轩”所列的新文化运动的“罪状”，以犀利的笔锋逐条批驳，将对方驳得体无完肤。

民国二十年（1931年）11月10日，刘半农邀请好友数人到郑颖孙家，其中包括曾同在伦敦待过的徐志摩。高朋满座，谈笑风生之际，徐志摩接到电话，尔后笑意盈盈地说：“我明早六点南飞。明晚此时，当与小曼共饭也。”同座中，刘半农年龄最大，又喜开玩笑，听徐志摩说坐飞机，便打趣道：“飞空之戏，君自好之，我则不敢尝。”徐志摩回应到：“危险在所难免，我自甘之。我苟飞死，君当为我作挽联。”刘半农笑答诺。宴席散去，刘半农与徐志摩握手道别时，徐志摩还依然笑着叮嘱：“一事费神：我若死，毋忘作挽联。”然而，两文人好友之间的玩笑之词，竟成谶语。19日，由南京到北平载着徐志摩的“济南号”，在济南党家庄遇大雾失事。

民国二十三年（1934年）6月下旬，为了调查蒙古族牧区民俗，刘半农远足塞外，夜宿百灵庙一间乡村草房，其他人都睡在土炕上，而他自备一行军床，于房中支架独卧，故作僵硬状，开玩笑说：“我这是停柩中堂啊！”听者为之大笑，却不料一语成谶，在考察途中，刘半农为虱子叮咬，染回归热，回京后耽误治疗，于同年7月中旬离世。

部分家族成员情况

清宣统二年（1910年）夏初，刘半农母亲病危，根据当时的习惯，为了冲喜，他和朱惠女士仓促结婚。虽然这并没有挽救回母亲的生命，但朱惠却成为他一生最忠实的伴侣。虽然结合匆忙，但刘半农对这桩婚姻很满意，原因是他违逆当时的婚俗，曾在婚前偷偷去看过未婚妻。朱惠面白貌美，刘半农一见倾心，为此在婚前他就很心疼地让丈母娘家给未婚妻放脚。

鲁迅《忆刘半农君》：我愿以愤火照出他的战绩，免使一群陷沙鬼将他先前的光荣和死尸一同拖入烂泥的深渊。

蔡元培：先生（刘半农）在《新青年》土提倡白话诗文，叙述地摊上所搜集的唱本，我们完全认为是文学家。后来……专做语音学的工作，完全是科学家了。

胡适：守常惨死，独秀幽囚，新青年旧伙如今又弱一个；拼命精神，打油风趣，老朋友之中无人不念半农。

钱玄同《新文学与今韵问题》：本志三卷所登先生对于文学革新的大作两篇（刘半农的《我之文学改良观》），我看了非常佩服，以为同适之先生的“文学改良刍议”正如车之两轮，鸟之双翼，相辅而行，废一不可。文学革新的事业，有你们两位先生这样的积极提倡，必可预卜、其成绩之佳良，我真欢喜无量。

周作人：在“五四”期间，当时应援这运动的新力军，没有比他更出力的了，他是替新思想说话的健将之一。

谢冕、孙绍振《新诗发展概况》：刘半农的创作思想一直停留在民主主义的基础上，当他在揭露黑暗的现实而充满反抗情绪时，他并没有找到这个斗争的力量，也不可能表现出革命斗争的一面，他的诗深沉、悲愤，但五四时代那种高昂、自信，观地精神，却没有充分的表现出来。特别是当他在国外留学归来以后，革命斗争向前发展，他依然停止不前，甚至逐渐失去对封建势力的战斗精神，躲进了研究室,从此诗人的声音便逐渐暗吸和消失了。

刘半农故居位于江苏省江阴市西横街，是一座二进六间二侧厢的建筑，三个天井和一个庭院间隔其中，总面积400多平方米，距今约有150多年。1989年，刘半农故居已辟为刘氏三兄弟（刘半农、刘天华、刘北茂）纪念馆，分成六间展室，陈列着刘氏三兄弟生平起居的情况及大量手稿、实物。

刘半农逝世后，停灵地安门外嘉兴寺。民国二十四年（1935年）5月29日与其胞弟刘天华共葬于香山凤凰顶（旧称木兰陀）。这里早年是中法大学的公墓。墓坐南朝北，墓基为4米见方石台，基座为四方形阶梯式，高约1.5米。墓表在方台之上，墓表北侧又矗立着一座大理石石柱，上面镶嵌着巨幅刘半农的遗像。左右配以刘半农生前所制的“日晷”、“推断尺”等雕画。墓前原竖两块石碑，一块是周作人撰写墓志，魏建功书石，马衡篆盖；另一块碑文为蔡元培所撰，碑额为章太炎篆书，碑文则是钱玄同书丹，现两块墓碑都已推倒砸碎，原墓碑已残，一块置于墓顶，一块散落于墓东边的地面上。1983年刘育伦为其父刘半农墓进行了修复。现有墓碑高1.5米，是1989年元月依第二通碑重建的，上书“国立北京大学教授刘半农先生夫人之墓”，为吴敬恒题。

“故国立北京大学刘君墓志。君姓刘名复，号半农，江苏江阴县人，生于清光绪十七年辛卯四月二十日，以中华民国二十三年七月十四日卒于北京，年四十四，夫人朱惠，生子女三人:育厚、育伦、育教。君少时，曾奔走革命，已而卖文为活，民国六年被聘为国立北京大学预科教授。九年，教育部派赴欧洲留学，凡六年，十四年应巴黎大学考试，受法国国家文学博士学位。返北京大学任中国文学系教授，兼研究所国学门导师。二十年为文学院研究教授兼研究院文史主任。二十三年六月至绥远调查方音，染回归热，返北平遂卒。二十四年五月葬于北平西郊香山玉皇顶。君状貌英特，头大，眼有芒角，生气勃勃，至中年不少衰。性果毅，耐劳苦，专治语音学，多所发明。又爱好文学、美术，以余力照相，写字，作诗文，皆精妙。与人交游，和易可爱，善诙谐，老友或与戏谑以为笑。及今思之，如君之人已不可再得。呜呼！古人伤逝之意，其在兹乎。将葬，夫人命友人绍兴周作人撰墓志，如皋魏建功书石，鄞县马衡篆盖，作人，建功，衡，于谊不能辞，故谨志而书之。北京文楷斋刘明堂刻石。”