梁思成在1928年到1931年担任东北大学建筑系主任期间，完成了生平第一个设计作品——吉林大学建筑群，包括礼堂、教学楼、实验楼、宿舍楼。这期间，他还设计了王国维纪念碑（1929年）、梁启超墓（1929年）。这些早期建筑作品，基本上是沿袭了宾夕法尼亚大学建筑系所受的教育，强调建筑的古典形式美和艺术性，我们可以看到严谨的古典主义构图比例中融合了中国传统建筑的装饰细节，他对建筑民族形式的追求从一开始就体现出来。此后的设计作品有北京仁立地毯公司铺面（改建）、北京大学地质馆和女生宿舍。新中国建立后，设计了人民英雄纪念碑、任弼时墓、林徽因墓、扬州鉴真和尚纪念堂。
把建筑作为艺术是梁思成一生建筑创作和建筑教育的中心。他认为建筑最基本的功能是满足人的生理需求，此外，建筑还要满足精神、思想上的需要。建筑师技术的提高，依赖于思想的丰富和造型艺术方面高度综合的创造性思维的提升。他指出艺术并不是与人们生活毫无关联的东西，也不仅仅是感情的宣泄和思想的表达，艺术应当融入人们对情感的追求和对美的创造。建筑是为人类提供一林徽因墓148个身心能够得到庇护和交流的天地。从建筑审美的角度去看，建筑可以引起特异的感觉，可以感到一种“建筑意”的快乐。
刘敦桢的毕生精力主要集中在建筑教学和科研方面，因而在建筑设计上的作品不多。他的主要作品有：湖南大学教学楼、长沙天心阁，南京部分民用建筑，中山陵光华亭，中央大学学生宿舍、食堂和中央图书馆阅览楼等，南京瞻园改建。其中中山陵光华亭和南京瞻园（改建）是他比较成功的建筑创作，也是他对园林研究的具体实践。在建筑中，他重视造价经济，反对不顾经济任意发挥，滥用高档材料。他曾经批评梁思成的建筑太注重形式的美。在他看来，设计“首先应看重建筑功能，在满足功能的前提下才力求造型完美”，不赞成片面追求形式而牺牲实用。
三人都对中国古典建筑有浓厚的兴趣，都对中国古典建筑进行了研究与保护，但杨廷宝的兴趣在于如何修缮古建筑以及用中国古典建筑的设计手法设计建造具有现代功能的建筑，而梁、刘的兴趣则是对古建筑进行理论上的系统整理和研究，并加以保护。
上世纪30年代，杨廷宝一共主持修缮了北平的九处古建筑，他本着“修旧如旧”的原则，尽可能使这些古建筑“延年益寿”，而不是“返老还童”，尽可能少地更换原有材料，能加固的构件一律加固，能修补的部分一律修补，做到保护与利用相结合，为保护古建筑立下了汗马功劳。从杨廷宝回国进行建筑设计开始，他一直在努力学习中国的古建筑设计手法，在早期运用西方古典美学法则时，他就在寻求如何糅合中国文化，使建筑更符合中国特色，因而在建筑风格上表现古典折中的倾向；抗战前几年，他在南京设计建造的一批官署建筑和纪念性建筑，都运用了中国建筑固有特色，采用“大屋顶”的手法，使其具有中国古典建筑明显外形，并在细部上运用歇山、庑殿、牌楼、额枋、梁头、须弥座、斗拱、彩画等形式表达中国古典建筑的特征；在此基础上，他努力探索既不失中国传统建筑文化特色、又利用现代建造技术具有较强时代感的“新民族形式”建筑方法，如中央体育场、中央医院、和平宾馆等。可以说，在他一生的建筑设计中，一直在探索建筑文化的传承、转换和创新。
梁思成在宾夕法尼亚大学读书期间，就对建筑史产生了浓厚的兴趣，当时他“看到欧洲各国对本国的古建筑已有系统的整理和研究，并写出本国的建筑史。唯独中国，我们这个东方古国，却没有自己的建筑史”；不仅如此，在当时中西方学者都没有关注中国建筑历史和建筑技术的情况下，日本的一些学者却开始了对中国建筑艺术的研究。这使他在内心深处有一种危机感，立志要写出中国人自己的建筑史，“建筑是民族文化的结晶”，更是一个民族文化的象征。因此，回国后，他将主要的精力放在了中国古代建筑和中国建筑史的研究上，在上世纪30年代营造学社这一平台上，他调查了大量的寺庙、佛塔，对于清代、元代、唐代、北魏、汉代等时期的古建筑进行了研究，发表了《我们所知道的唐代佛寺与宫殿》《蓟县独乐寺观音阁山门考》《正定古建筑调查纪略》《云冈石窟中所表现的北魏建筑》《大同古建筑调查报告》《汉代的建筑式样与装饰》《治故宫文渊阁实测图说》《曲阜孔庙之建筑及修葺计划》。
等一系列论文，并于1945年出版了单行本《中国建筑史》，实现了自己早年的梦想，在“中国古代建筑理论和文物建筑保护”这个领域取得了突出成就。
刘敦桢在古建筑方面的研究，与梁思成有很多共同的地方：同样是在留学期间对中国古建筑产生了兴趣。对古建筑研究进行资料的搜集和整理的主要阶段是30年代与40年代初在营造学社工作期间，在这一阶段，不少研究论文是两人合写的，如《大同古建筑调查报告》、《修理故宫景山万寿亭计划》、《汉代建筑式样与装饰》（二人与鲍鼎合写）、《治故宫文渊阁实测图说》、《故宫文渊阁杨廷宝设计的中央医院楼面修理计划》（二人与蔡方荫合写），他们的研究共同为中国古建筑研究奠定了基础。刘敦桢在东京高等工业学校留学期间，看到日本政府和国民对本国古建筑文化十分重视并对古建筑着意保护，给了他许多启示和反思，使他立下日后从事研究中国古建筑的志愿和决心。上世纪20年代末，他将教学的闲暇时间大都投入到查阅有关古建筑的文史资料，以及参观调查宁、沪、杭一带的古建遗址中。
1928年，他的第一篇论文《佛教对中国建筑的影响》就是关于古建筑的，发表在当时的《科学》杂志上。自1930年加入中国营造学社后，他将全部身心放在建筑历史研究上，在对华北和西南地区的古建筑调查的基础上，写作了《北平智化寺如来殿调查记》《大壮室笔记》《明长陵》《大同古建筑调查报告》《易县清西陵》《河北西部古建筑调查记略》《河南北部古建筑调查记》《西南古建筑调查概况》等一系列中国古建筑研究论文；50年代起，他对我国传统民居和园林也进行了系统研究，出版了《中国住宅概说》《苏州古典园林》等著作，此后又主持编写了《中国建筑简史》和《中国古代建筑史》，在1966年成书。
三人同为建筑教育家，与第一代中国建筑教育家一起共同开创了中国现代建筑教育事业，为中国培养了一大批建筑专门人才。刘敦桢最早投身建筑教育，与一批同仁创建了中央大学建筑系；梁次之，为东北大学和清华大学创建了建筑系；杨最晚进入建筑教育领域，但他务实求精的教学态度，注重基本功的理念，理论联系实际的教学方法，在中央大学→南京大学→南京工学院建筑系形成了“中大体系”“南工风格”。在建筑教育思想上，刘敦桢倾向于实用，略偏重于建筑技术，而梁思成所建立起的教育体系显示出较多的人文色彩。
刘敦桢为我国现代建筑教育的奠基和发展付出了极大的精力，也获得了突出的成就。他最早在苏州工业专门学校，依照日本同类学校的模式创立了建筑科，教学偏重于建筑技术，为我国培养了首批建筑工程方面急需的人才，是我国中等建筑技术教育的肇始。其后他又与刘福泰、卢奉璋、贝季眉、李毅士等一同创建了中央大学建筑系，揭开了我国高等建筑工程教育的新篇章。由于参加筹建的教师，分别留学于美、法、英、日等国，对建筑系的认识迥然有异，大家对于教育理念有不同的看法。为了使这个新的专业更好地符合中国的实际，刘敦桢建议，综合欧美与日本等国建筑学专业之所长，在培养以建筑设计为主的方针下，加强建筑结构和建筑营造等工程知识，使其成为既具有广泛的科学知识和较好的设计与表现能力，又能妥善解决我国实际问题的建筑师。当时中央大学建筑系开设的课程包括建筑设计、阴影透视、中国建筑史、西方建筑史、建筑营造法、建筑测量、施工估价，以及钢筋混凝土结构和木结构等，涵盖了设计、历史和工程诸多方面。1931年夏，他还率领青年教师及高年级学生，前往山东曲阜及北平一带参观古建筑，开建筑学科学考察之先河。他的这些思想和做法，不仅成为以后中央大学建筑系数十年的教学依据，同时成为国内其他兄弟学校新建这一专业的重要参考。
在建筑教育上，梁思成在东北大学时，尚未形成自己独立的建筑教育思想，仅仅是照搬宾夕法尼亚大学建筑系的教程，采用英美古典主义训练式的教学方法。从30年代起，他除了进行中国传统建筑遗产的调查、研究、整理工作外，在建筑设计、城市规划理论等方面也有所涉足，他的学术思想得到了很大的丰富和发展。在他1946年创办清华大学营建系，开始第二次教育实践时，他的思想发生了很大的变化。尤其在这前后，他赴美讲学，并担任纽约联合国总部大厦的设计顾问，对国际建筑理论的新发展有了进一步的了解，建筑教育思想也趋于成熟。回国后，他设计出一套以“体形环境”为中心的新的建筑教育体系，将人文、科技、艺术融于建筑人才知识结构的教育要求中。他说：“为人类建筑居住或工作适宜于身心双方面的体形环境。换一句话说，就是所谓‘建筑’范围，现在扩大了，它的含意不只是一座房屋，而包括人类的一切的体形环境。所谓‘体形环境’，就是有体有形的环境，细自一灯一砚、一杯一碟，大至整个的城市，至一个地区内的若干城市间的联系，为人类的生活和工作建立文化、政治、工商各方面合理适当的‘舞台’都是体形环境计划的对象。”
在这一体系下，一重视社会科学，课程包括社会学、经济学、管理学、心理学等；二重视历史，课程包括欧美建筑史、中国建筑史、欧美绘塑史、中国绘塑梁思成史；三重视艺术训练，课程包括建筑画、素描、水彩、雕塑、木刻等美术课。这使得梁思成的建筑教育思想具有较多的人文色彩。
尽管杨、梁、刘三人在建筑实践与教学上各有侧重点，但三人有一点是非常相同的，即在为学上，三人都非常认真、严谨，这也是他们在作为一代建筑宗师能得到学生、后人的尊重、爱戴，在学术上取得巨大成就的重要原因。
杨廷宝为人非常低调、谦逊，做事谨慎、认真。他不武断、不盲从，对于现实问题始终进行着冷静的思考。在任何一张设计图面前，他首先考虑的是：是不是现实，是不是劳民伤财。在教学上，包括怎样削铅笔、怎样正确使用绘图工具，直到如何画线条、做渲染这样的小事，他都为学生一一示范，耐心教授，他认为这些都不是小事，都是培养学生做学问乃至今后做事做人应具备认真严谨、一丝不苟的基本素质。
杨廷宝作品很多，画作很多，设计方面及教学方面的经验很多，但他却不善于宣传，更不会炒作自己，除了大家实实在在看到的，摆在那里的，他少有各方面的论著。“只顾耕耘，不顾收获”，齐康说“他是一位从中国泥土上长出来的，带着中国人民固有气质的建筑师和学者”。
梁思成对古建筑的调查研究，坚持测量力求细致，分析要有根据，绘图要严密，所出成果要与世界水平比高低。当时条件十分艰苦，每次外出调查都要经受工作和生活上的种种困难，但他对测绘工作始终一丝不苟，和助手们一起，对建筑物从整体到局部进行详细的绘图测量；对各种构件与装饰，从里到外，从正面到侧面都细致地加以摄影记录；对所有碑文、史料都一一抄录无误。正是这样一种严谨认真的作风，使当时营造学社的许多研究成果，测绘的许多图纸都达到了国际水平。
在古建筑研究中坚持的严谨学风也贯穿在他的教育工作中。在担任清华大学系主任后，行政工作十分繁重，但他坚持亲自教课，亲自讲授建筑概论、中外建筑史、建筑设计等课程，重视对学生专业基础知识的传授。他经常向学生讲什么是建筑，建筑师的任务和建筑师应该怎样工作等。善于从课内到课外，经常教育和引导学生时刻注意周围的环境，观察所见到的建筑，研究与建筑师有关系的一切事物，启发学生对建筑事业的责任感，培养学生对自己专业的兴趣和感情。
梁思成审阅青年教师和研究生的论文都是逐句修改，从内容到错别字，连一个标点符号也不放过。他不仅自己做到，而且也要求教师和学生熟悉古今中外的著名建筑，能随手勾画出这些建筑的形象和记住它们的建造时期。他不但培养学生的高超技艺，同时也十分注意培养学生的良好作风，反对少数艺术家的所谓不修边幅的那种散漫习气。他强调一个建筑师要对一个工程负责，必须要有严格和科学的工作作风。他要求每一张设计图纸都要制图清楚、尺寸准确，连写字大小都要按不同等级的规定，文字与图分布均匀，干净利索，一目了然。
年轻时的刘敦桢，酷爱游泳、足球和田径运动，周末常去参加或观看足球比赛。除此之外，他爱下围棋，喜欢填词，但这些“杂务”都因为潜心建筑而被舍弃。他一生中大约四分之三的时间是在工作中度过。从1933年开始的四年间，他在华北六省进行大量科研调查，其中抽空所写的论文、调查报告、读书笔记共计60多万字。