Ф.Ф. Фортунатову принадлежат специальные исследования в области древнеиндийского языка. Он изучал тексты ведийских памятников в связи с подготовкой к изданию текста Samaveda, его толкованием и переводом, составлением словаря. Исследователь стремился не вносить исправления в сам текст, используя для этой цели комментарии. Он открыл получивший большой резонанс в мировой лингвистике того времени звуковой закон, касающийся соотношения между древнеиндийскими церебральными и группой l +зубная в других индоевропейских языках. Позднее он выдвинул предположение о существовании в общеиндоевропейскую эпоху (на основании разных рефлексов в отдельных индоевропейских языках) не двух, а трёх плавных. Он сделал ряд открытий, касающихся состава индоевропейского вокализма, лабиального ряда заднеязычных, слабой ступени аблаута, связи долготы и характера слоговой интонации, относительной хронологии первой и второй палатализации в праславянском. Вёл он исследования и в области славяно-балтийской акцентологии. Он открыл закон передвижения ударения от начала к концу слова в определённых фонетических позициях (закон Фортунатова--Соссюра).
Ф.Ф. Фортунатов активно разрабатывал учение о грамматической форме вообще и грамматической форме слова в частности. Он фиксировал наличие формы лишь там, где она имеет специальный морфологический показатель и выводил форму из наличия в языке соотносительных рядов слов, сходных и различающихся по формальным признакам. Допускалось существование слов, не имеющих формы. Ему принадлежит сугубо формальная классификация частей речи (без учёта семантических и функционально-синтаксических критериев). Получило развитие учение о формах словосочетаний. Предложение было отнесено к числу словосочетаний. Формализм как методологическое кредо Ф.Ф. Фортунатова и его последователей отразился впоследствии в иммантентизме Ф. де Соссюра и особенно Л. Ельмслева.
Вокруг Ф.Ф. Фортунатова сложилась Московская (фортунатовская) лингвистическая школа. Его учениками были: в России -- Алексей Александрович Шахматов (1864--1920), Григорий Константинович Ульянов (1859--1912), Вячеслав Николаевич Щепкин (1863--1920), Михаил Михайлович Покровский (1868 или 1869--1942), Борис Михайлович Ляпунов (1862--1943), Виктор Карлович Поржезинский (1870--1929), Александр Иванович Томсон (1860--1935), Дмитрий Николаевич Ушаков (1873--1942), Николай Николаевич Дурново (1876--1937), Степан Михайлович Кульбакин (1873--1941), Евгений Фёдорович Будде (1859--1929), Михаил Николаевич Петерсон (1885--1962), Александр Матвеевич Пешковский (1878--1933), Василий Михайлович Истрин (1865--1937); из зарубежных учёных -- Олаф Брок, Торе Торнбьёрнссон, Хольгер Педерсен, Николас ван Вейк, Краузе ван дер Коп, Поль Буайе, Ф. Сольмсен, Эрих Бернекер, Александр Белич, Йоан Богдан, Иосиф Юлиус Миккола, Матиаш Мурко.
Эта школа внесла большой вклад в исследования в области реконструкции праславянского языка, присущих ему тенденций к палатализации и к открытому слогу, в области праславянской акцентологии, морфологии, этимологии, лексикологии. Они разграничивали буквы и звуки, графику, орфографию и орфоэпию. Ими создавались системные описания русских говоров и первые диалектологические карты восточнославянских языков. По инициативе А.А. Шахматова была образована Московская диалектологическая комиссия (1903--1931). В неё входили Н. Н. Дурново, Н.Н. Соколов, Д.Н. Ушаков, и она функционировала по существу в качестве лингвистического общества, объединявшего московских учёных и контактировавшего с Московским лингвистическим кружком. На её заседаниях выступали с докладами А.И. Соболевский, А.М. Селищев, Г.А. Ильинский, Н.Ф. Яковлев, Е.Д. Поливанов, Р.О. Шор, Р.И. Аванесов. Н.С. Трубецкой с опорой на учение Ф.Ф. Фортунатова об "общественных союзах" разграничил понятия языковых семей и языковых союзов.
Фортунатовцы строго разграничивали формы словоизменения и словообразования. Они многое сделали в разработке основ современной морфологии, заменившей "этимологию" с её зыбкими границами между современным и историческим словообразованием, между собственно этимологией и морфологией. Был заимствован бодуэновский термин морфема. Критерий морфологического строения слова использовался в типологической классификации языков, которой был придан динамический подход. Чисто генетический подход к реконструкции древнейшего состояния языка был заменён подходом генетико-типологическим. Получил развитие теоретический синтаксис (А.А. Шахматов, А.М. Пешковский, М.Н. Петерсон). Выделилась в самостоятельную дисциплину семасиология, исследующая законы семантических сдвигов с учётом системных связей -- синонимии, места в семантическом поле, морфологического оформления (М.М. Покровский). Было принято противопоставление -- вслед за И.А. Бодуэном де Куртенэ и Н.С. Трубецким -- фонетики и фонологии. Наметилось разграничение сравнительно-исторической грамматики славянских языков и грамматики общеславянского языка, исторической грамматики и истории литературного языка. В научных исследованиях и университетском преподавании утверждался приоритет синхронического подхода к языку. Был создан ряд университетских курсов по введению в языкознание, продолжающих традицию фортунатовского курса сравнительного языковедения (А.И. Томсон, В.К. Поржезинский, Д.Н. Ушаков, А.А. Реформатский, О.С. Широков). Методы исследования, выработанные в фортунатовской школе, в нашей стране переносились в финно-угроведение, тюркологию, кавказоведение, германистику.
Фортунатовская школа представляла собой школу формальной лингвистики, которая способствовала закладыванию основ лингвистического структурализма. Её формализм заключался в стремлении исходить не из внешних по отношению к языку категорий логики, психологии, истории, физиологии, а из фактов самой языковой системы. Впоследствии многие представители этой школы отказывались от крайностей формализма фортунатовской школы. Эта школа оказала влияние на деятельность Московского лингвистического кружка (1915--1924), Пражской лингвистической школы, Копенгагенского лингвистического кружка, массачусетской ветви американского структурализма (Р.О. Якобсон).
В основном в русле фортунатовского направления, но с существенной опорой на идеи И.А. Бодуэна де Куртенэ, Л.В. Щербы, Н.С. Трубецкого происходило формирование и развитие Московской фонологической школы (Александр Александрович Реформатский, 1900--1978; Пётр Саввич Кузнецов, 1899--1968; Владимир Николаевич Сидоров, 1902 или 1903--1968; Рубен Иванович Аванесов, 1902--1982; Алексей Михайлович Сухотин, 1888--1942; давший итоговое обобщение её идей в 60-х--70-х гг. Михаил Викторович Панов, 1920). Представители МФШ опирались на учения И.А. Бодуэна о фонеме и альтернациях, на идеи Николая Феофановича Яковлева (1892--1974) и постоянно полемизировала с Ленинградской / Петербургской фонологической школой (Л.В. Щерба и его ученики и последователи), критикуя её за учёт "внеязыковых" факторов, в первую очередь за психологизм и интерес к звуковой субстанции. МФШ преимущественно ориентировалась на формальные, имманентно-структуралистские критерии. Здесь понятие фонемы было соотнесено с понятием морфемы (а не слова в тексте, словоформы, как в щербовской школе), что обусловило более абстрактный и в силу этого более удалённый от физической реальности уровень фонологического анализа. Было принято понятие нейтрализации фонологических оппозиций, выдвинутое пражцами. Было принято различать сильные и слабые фонологические позиции. Допускалась возможности пересечения в одной слабой позиции (позиции нейтрализации) двух или более фонем. Были введены понятия гиперфонемы, слабой фонемы, фонемного ряда.