梁啓超精於史學、文學，擅長於圖書館學、版本目錄學。並擅長書法，早年研習歐陽詢，後從學於康有為，宗漢魏六朝碑刻。他一生著有《清代學術概論》《中國近三百年學術史》《西書提要》《西學書目表》等，彙編成《飲冰室全集》各種著述達1400多萬字。
梁啓超好讀書，亦喜藏書。15歲就讀於廣州學海堂時便開始收藏。當時月考有獎賞，他就用這筆錢購買了《正續皇清經解》《四庫提要》《四史》《百子全書》《粵雅堂叢書》《知不足齋從書》等書，常常「假輾捆載而歸」。20歲時，於國學書籍之外，更開始購藏江南製造局所譯的書籍，以及《星日記》，與英人傅蘭雅所輯的《格致彙編》等。
1912年，梁啓超自日本回國。1915和1925年，先後在天津的意租界建了兩座南北毗鄰的樓房。並將其中的藏書齋命名為「飲冰室」。在這裡，他將自己的藏書和研究推至一個高峰。
梁啓超「飲冰室」藏書具有以下的特點:
首先，注重實用性。梁啓超藏書主張搜求有用之書反對專事嗜追求珍本古籍。他曾說:「世之擷愛宋元版本，直是骨董家。藏書但期切於實用，而不必求其精槧。上自典冊高文，下逮諸子百家，旁及東派海外之書，無不彈求收集。」因此他的藏書大多是清鹹同光宣及民國初期的通行本，甚少有明朝的精品刻板，宋元本則未有入藏。文獻內容則是與近代社會發展形勢及科技有密切關係。此外，梁啓超還收藏了大量的實用外文書籍，以日文書居多多屬社會科學方面，如《個人主義思潮》、《美學》《性愛》《夢學》《犯罪心理學》《新國家論》等，也有具有實效性的改革創新之作，還有不少佛學書籍。
其次，藏書體現其個性化「治學」。梁啓超一生在學術研究界的成就主要集中在史學、諸子百家、佛學、清代學術研究四個領域。因此「飲冰室」藏書中上述文獻也比較豐富。憑藉大量的藏書資源，每當梁啓超想就某一問題進行專項研究時，「飲冰室」藏書的資源多能滿足其寫作需要，令其文思泉湧、自由馳騁。
再次，較多舊藏珍本、友人贈書。「飲冰室」藏書中較多前人舊藏。如梁啓超對力主新式學風的晚清學者陳灃甚為敬佩，自稱為其弟子。因而藏有陳灃舊藏的《夢溪筆談》以及宋周密輯的《絕妙好詞箋》，並將其視為珍寶。另如梁氏藏書中的宋羅泌輯《路史》也是清朝漢學家惠棟的舊藏。且該書中每冊都印有惠棟的姓名，整書被其圈點，其中有手批條注160條，校補註釋13條。「飲冰室」還藏有較多的友人贈書。如佛學居士歐陽竟無就曾贈他《解深密經疏》《瑜伽師地論菩薩地真實品》等佛學珍本。
梁啓超「飲冰室」較強的實用性、個性化特色以及注重民族文化底蘊的藏書，助其形成了與時俱進的圖書館學理念，從而促進我國近代圖書事業的發展。
他率先提出「文獻學」這一詞語，指出廣義的史學就是「文獻學」。「文獻學」是探究中國古代文化的重要參考依據，具體的工作即是校對勘正、解釋文句、除去雜質、留取精華、除掉虛假、抓住事實等，為各學科的研究工作提供豐富的感性材料。
他率先提出「中國圖書館學」理念，認為我國圖書館須用現代化的理念去整理。他試圖構建具有民族文化意蘊的圖書館學校，讓校館融為一體，使學生既能學習圖書館學的理論，又能在實踐中鞏固所學知識，最終讓圖書館學校把中國式的圖書館學理念不斷發揚光大。
他促使目錄學獲得突破性發展，在繼承我國傳統目錄學的基礎上不斷創新，並深入闡釋了在論著撰寫學術研究中目錄學可以發揮極為重要的輔助作用，進一步指出文獻資料的分類與學術研究是相輔相成的關係，提出了創新式的書目分類理論和方法。梁啓超對於中國近代圖書館的理念和實踐，至今仍對後人有著深刻的啟發。
去世前，梁啓超曾立遺矚將藏書全部贈予國立北平圖書館，以求世世服務於他人。1929年1月19日，家屬梁思成等遵囑將其生平藏書寄存該館館中編輯了《梁氏飲冰室藏書目錄》共3747種，41819冊。還有未刊稿本、私人信札、筆記等。1933年，北平圖書館又將書目編排出版，按四部分列，鉛印線裝，共四冊，另附錄二卷，第二卷為日文書。
另據鄭偉章、李萬健編《中國著名藏書家傳略》記，梁氏藏書另有一部《飲冰室藏書目錄初編》十六冊，由梁廷燦、吳其昌合編，計著錄經部約2500種，史部約3900種，集部約3300種，共13000多種，其藏書則不止寄存北京圖書館的四萬多冊了。