严济慈在压电晶体学、光谱学、地球物理学等方面都做出了做出重要成果，是中国现代物理学研究工作的创始人之一，也是中国光学研究和光学仪器研制工作的奠基人之一。 

压力对照相乳胶感光性能影响的研究

1931年初，严济慈主持北平研究院物理研究所后，即在钱临照的协助下，率先开展压力对照相乳胶感光性能影响的研究，于1932年发表了这方面的第一篇论文。他发现压力能减弱照相乳胶感光性能，压力愈大，效应愈显著，其数量关系为E/E’=f（P），E为照相片在压力P下得光密度d所需之光照度，E’为不受压力下得光密度d之光照度。实验证明，P<200千克/厘米2时，E/E，与P成正比例。还发现，光波愈短，这种效应愈不明显；如用γ射线为光源，则反之，压力愈大，效应愈不明显。这项研究吸引了一些科学家相继开展工作，如德国H 巴克斯东教授就运用严济慈创造的实验仪器和方法进行研究，发表了论文《静压力对照相乳剂感光性之影响》。这项研究与工业生产、民生应用和科学实验有着密切的关系。当时对照相乳胶感光性能尚少理论研究，按现代晶体缺陷理论也许能解释压力效应。1933年9月，北平研究院院长李石曾教授特邀严济慈到上海世界社演讲，介绍这项成果，并撰文称其“为国学中光学之发明而为国学之光”。 

测定臭氧层紫外吸收系数

严济慈在钟盛标的协助下，于1932年采用照相光度术方法，精确测定了臭氧在全部紫外区域（215—345纳米）之吸收系数，并发现若干新光带。1933年法国M D 夏隆热和MmeL 勒费弗尔利用严济慈的研究成果，进行臭氧紫外吸收区长波端之引长研究，证实了严济慈发现的那些新光带。后来，世界各国气象学家即利用严济兹的研究成果测定高空臭氧层厚度的变化，长达二三十年之久。法国科学院前院长J 库隆在1980年5月法国科学院欢迎严济慈的会议上致辞说：“我们中的许多人，特别是雷蒙·拉塔尔热院士和我本人，都读过或利用过严济慈和钟盛标关于臭氧吸收的出色著作。”美国哈佛大学R M古迪教授1964年在他的《大气辐射》专著中记载了严济兹1933年的这项重要成果，表明它直到1953年才有新的进展。 

测定居里压电效应“反现象”

1880年J 居里和P 居里兄弟发现了晶体压电效应的“正现象”——石英受压后产生电量的变化。在1927年以前，虽然居里的老师G 李普曼依据热力学方法，应用能量守恒和电量守恒定律，推断存在“反现象”——石英在电场下的形变，而且正、反现象的两个系数均为6.32×10-8，但居里兄弟只能通过实验证明其存在，而无法测定“反现象”的数据。其困难在于，石英片两面施加电场后，厚度的变化用普通的机械方法是不可能测得的。严济慈经过一年半的摸索和实验，采用单色光干涉法测量，攻克了难关。他发现在垂直于电轴的面上施加电压，晶片形变量与其厚度无关，而与电压强度有关。电压不大时，晶片厚度的形变符合居里定律，即形变比例于静电场的强度，系数为6.4×10-8，与理论结果符合。若电压增大，电场强度与形变偏离线性关系，电压达16×104伏时形变趋于饱和。在垂直于光轴的面上施加电压时，晶片厚度的变化极为微小，与绝缘体无异。水晶由于电压而产生的这种形变是瞬时的，无滞后现象。他还观察到在水晶上施加电压而产生的光双折射现象，发现在垂直于电轴方向的水晶面上施加电压时，在这个方向的双折射增大，而垂直于光轴与电轴的第三轴方向的双折射减小。如所施加的电压为负，则结果相反。这种效应与克尔效应不是一回事，是一种新效应。 

发现水晶扭电定律

严济慈在钱临照的协助下，研究在沿光轴做成的实心与空心两种水晶圆柱体上施加扭力而产生的起电现象及其扭转压电振荡问题，发现水晶扭电定律，共发表12篇论文。他发现空心水晶圆柱体的电振荡，当圆柱内径与外径之比近于05时，振荡频率随温度之变化为0.5×10-6/℃，即事实上温度系数为零。还发现振荡频率只由内径与外径之比来决定。因此，可以用空心水晶圆柱体制作温度系数为零的各种振荡频率的稳频器。这种稳频器比起居里切割、戴伊切割要优越得多。这对于发展新的无线电稳频器，控制、检测无线电波频率，以及为后来在抗日战争期间实际生产石英振荡器提供了理论根据。

自1927年至1938年间，严济慈单独或与合作者一起共发表53篇论文，其中前11篇是他1927－1931年在法国的工作时发表，后42篇是在北平研究院物理所的工作时发表。53篇论文中，法文40篇，英文12篇，德文1 篇，除4篇在英文版《中国物理学报》发表外，均刊登在法、英、美、德等国重要学术刊物上（如《法国科学院周刊》、《自然》、《物理评论》等）。1986年，科学出版社汇集出版了《严济慈科学论文集》；此外，他还编著了从初中到大学的10种数学、物理教科书，如《初中算术》、《几何证题法》、《普通物理学》、《高中物理学》、《初中物理学》、《热力学第一和第二定律》、《电磁学》等。 

主要论著有：

1、严济慈，初中算术，商务印书馆，1923。

2、严济慈，几何证题法，商务印书馆，1928；语体文新一版，高等教育出版社， 1928。

3、严济慈，普通物理学，正中书局，1947。

4、严济慈，高中物理学，中国科学图书仪器公司，1948。

5、严济慈，初中物理学，三联书店，1950。

6、严济慈，热力学第一和第二定律，人民教育出版社，1966。

7、严济慈，严济慈科学论文集，科学出版社，1986。

8、严济慈，电磁学，高等教育出版社，1989。

9、严济慈，居里和居里夫人，科学技术文献出版社，1989。

10、严济慈，严济慈科技言论集，上海教育出版社，1990。

严济慈一直关注中国的教育，作为中国科技大学筹备委员会的主要成员之一，参与了学校的创建工作。提出并实施了一系列改革开放办学的新举措，逐步建立起培养学士、硕士、博士学位的完整教育体系，调整了学科结构，增设了一些新兴技术方面的系科和专业，创建了中国高校中第一个大型科学工程──国家同步辐射实验室，创办了中国第一个少年大学生班，为中国改革开放后培养出了第一批博士，在重建科大的同时，严济慈还积极参与筹划在北京原科大旧址创办中国科技大学研究生院。 

严济慈在领导物理学研究所工作的同时，还创建了北平研究院镭学研究所，着力培养青年人才，开创了中国的放射化学研究。10多年中，他积极倡导和支持中国放射化学研究，大力举荐学生到英、法、美等国的著名实验室去深造，先后有陆学善、钟盛标、钱临照、翁文波、吴学蔺、钱三强、方声恒、陈尚义、吕大元、杨承宗等十余人。