在刑法學研究方法上，高銘暄教授歷來倡導理論聯繫實際，主張「中國的刑法學必須服務於中國的刑事法治現實和實踐，必須立足於解決中國刑事法治實踐中出現的問題」，在他的推動下，理論聯繫實際成為我國當代刑法理論研究的主導風格。高銘暄教授對於刑法理論有著全面而精深的研究，其思想融貫犯罪論與刑罰論、兼通刑法總論與刑法各論。其較為重要的刑法理論思想主要有以下幾個方面：
(一)堅持和完善四要件犯罪構成理論
20世紀80年代初，高銘暄教授和馬克昌教授、王作富教授等老一輩刑法學者一道，以源自蘇聯的四要件犯罪構成理論為核心，建立起了新中國刑法學的體系。長期以來，以犯罪客體、犯罪客觀方面、犯罪主體和犯罪主觀方面為主體架構的四要件犯罪構成理論，無論是在刑法理論還是在司法實務中均佔據主導地位，為我國刑法知識的積累、發展和普及發揮了不可估量的作用。晚近十多年來，學界出現了主張以源自德國和日本的階層式犯罪論體系取代傳統四要件犯罪構成理論的聲音。對此，高銘暄教授一方面主張「學術的精神貴在質疑，學術的發展需要自由討論」，充分尊重和包容不同的觀點，另一方面也從多個視角出發詳細論證了四要件犯罪構成理論的合理性：
第一，從歷史的維度來看，新中國成立之初，以俄為師、取法蘇聯，這是黨和國家的政治決策，故學習蘇聯刑法學的犯罪構成學說，是我國刑法學在特定歷史條件下必然的唯一選擇。20世紀80年代初恢復法學教育後，新中國第一代刑法學家經過集體研討，一致主張我國刑法學理論應當以四要件犯罪構成理論為基本框架。由此可見，四要件犯罪構成理論凝結了刑法學家的集體智慧，經受住了歷史的考驗，絕非完全經不起任何推敲的政治性產物。
第二，從現實的維度來看，中國並無大陸法系或英美法系的歷史傳統，以四要件犯罪構成理論為核心的中國刑法學體系早已建立數十年，深入人心，並且隨著法學教育的蓬勃發展，紮根開花、廣為傳播。在這樣的現實面前，主張推倒重來，移植一個缺乏生存土壤的德日犯罪論體系，實有捨本逐末之嫌。
第三，從理論內部的邏輯來看，四要件犯罪構成理論內部邏輯極為嚴密，層次界分相當清晰，恰當地實現了對一個犯罪行為從粗到精、由表及裡以及從整體到部分、由部分回歸整體的剖析。此外，四要件犯罪構成體系的排布並非雜亂無章，將犯罪認定模型按照客體、客觀方面、主體、主觀方面的順序加以安排，符合人們認識犯罪的規律，也符合刑事訴訟的規律。
第四，從不同體系的比較來看，四要件犯罪構成理論是一個相對穩定的理論體系，相比之下，三階層犯罪論體系卻變動不居，常使人產生無所適從之感。階層式犯罪論體系建立之初，曾提出過「違法是客觀的，責任是主觀的」說法，但後來的發展又使得故意、過失等主觀要素也進入違法性判斷之中，這樣一來，違法性和責任的區分標準就令人難以捉摸。可見，階層式犯罪論體系本身就存在著諸多矛盾和衝突之處。
犯罪論體系之爭涉及如何處理科學敘事與實踐操作、學術傳承與理論突破、借鑑域外與立足本國等諸多關係問題。隨著刑法理論的深入以及對外交流的擴大，學界已逐漸能夠以更為理性、全面和包容的態度去看待和評價各種不同的犯罪認定模式。高銘暄教授指出，儘管四要件犯罪構成理論總體上是合理、科學的，但我國當前主導的刑法學體系也的確存在不足，需要加以發展和完善。他認為，目前中國刑法學體系對犯罪論、刑事責任論、刑罰論三者的動態性任務，即定罪、歸責、量刑、行刑等體現不足，今後要著力加強這方面的研究，使中國刑法學體系既生動地描述犯罪構成、刑事責任、刑罰本質、刑罰目的等靜態理論內容，又充分地展示認定犯罪、確定責任和決定刑罰等動態過程。這些思想充分體現了他兼收並蓄、與時俱進、絕不故步自封的學術品格，為中國犯罪論體系的完善和發展奠定了重要的基礎、提供了寶貴的啟示。
(二)構建相對獨立的刑事責任理論
在德國、日本的刑法理論中，責任論歷來是隸屬於犯罪論、用於判斷行為是否成立犯罪的一個階層。高銘暄教授是我國刑事責任論研究的主要開拓者，他最早主張應當承認刑事責任相對於犯罪論和刑罰論的獨立地位，並認為「相對獨立的刑事責任論是中國刑法學體系的重大特色」。這對我國的刑法理論體系產生了深遠的影響。概括而言，高銘暄教授關於刑事責任論的思想主要包括以下內容：
第一，刑事責任的概念和根據。刑事責任是指行為人對違反刑事法律義務的行為所引起的刑事法律後果能提供衡量標準的、體現國家對行為人否定的道德政治評價的刑事實體性義務。它具有以下四方面的特徵：(1)強制性。刑事責任是一種由犯罪行為所引起的法律效果，是一種強制犯罪人向國家承擔的法律責任。(2)嚴厲性。刑事責任是一種性質最為嚴重、否定性評價最為強烈、制裁後果最為嚴厲的法律責任。(3)專屬性。刑事責任只能由犯罪的個人和單位承擔，不可轉移，不能替代。(4)準據性。刑事責任一經確定，犯罪人和被害人均不能自行變更，也不容許「私了」。刑事責任的法律事實根據在於行為符合犯罪構成。關於刑事責任的哲學根據，應當以馬克思主義決定論和相對意志自由論為基礎提倡「利益責任論」，即主張刑事責任是統治階級通過國家司法機關對基於個人自由意志實施違反統治階級利益的行為的人所做的一種否定評價。
第二，刑事責任的體系地位。刑事責任是連接犯罪和刑罰的橋梁與紐帶，其功能在於調節犯罪和刑罰之間的關係。某人實施了犯罪，也就意味著他應當對自己的行為負擔刑事責任；同時，只有確定某人應負刑事責任，才存在對其適用刑罰的現實可能性。所以，刑事責任既是犯罪的後果，又是刑罰的先導。刑事責任與刑罰之間的關係是：(1)刑事責任的存在決定刑罰的存在。(2)行為人負擔刑事責任的程度決定了其刑罰的輕重。(3)刑罰是實現刑事責任的主要但並非唯一形式。因此，「罪—責—刑」的邏輯結構就構成刑法的全部內容。相應地，刑事責任論應當與犯罪論、刑罰論並列，中國刑法學體系也應當是「犯罪論—刑事責任論—刑罰論」。
第三，刑事責任的實現。首先，關於刑事責任的實現過程。應當負刑事責任的時間始於行為人開始實施犯罪行為之時，實際負刑事責任的時間始於人民法院作出有罪判決生效之日；刑事責任的終結時間一般是刑罰執行完畢之日。其次，刑事責任的實現方式並不局限於判處刑罰一類，而是包含以下多種：一是定罪判刑，二是定罪免刑，三是消滅處理，四是轉移處理。
近年來，高銘暄教授對於刑事責任理論又有了新的思考。他認為：首先，與犯罪論側重於評價已經發生的行為不同，刑事責任的評價對象應當是實施了犯罪行為的人。通過對犯罪人的研究，在罪行決定刑事責任的基礎上，進一步綜合犯罪人的主觀特殊情況，對刑事責任大小進行調整和修正。其次，與犯罪論的中心任務是定罪相比，刑事責任論的中心任務是歸責，即在罪行確定後，國家考慮如何確定犯罪人的刑事責任問題。再次，如同定罪必須以四要件犯罪構成理論為判斷依據、量刑必須以法定刑和量刑情節的運用為參考一樣，歸責也應當有自己的判斷依據，即歸責要素和歸責體。
高銘暄教授關於刑事責任論的思考，充滿中國學者的原創智慧。它使得刑事責任成為一個使定罪與量刑、定性與定量、刑法與刑事政策交相融匯的獨立範疇，深刻揭示了犯罪與刑罰之間的立體多維關係，大大拓寬了我國刑法理論研究的視域。
(三)探索具有中國特色的共犯理論
從世界各國的情況來看，對共同犯罪人的分類，主要有兩種方法：一是按照共同犯罪人行為的性質，把參與者分為實行犯(正犯)、組織犯、教唆犯和幫助犯；另一種則是按照共同犯罪人在共犯中所起的作用，將參與者分為主犯、從犯和脅從犯。高銘暄教授認為，這兩種分類方法各有其優劣。前一種分類方法顯示了各參與人在共同犯罪中的分工情況，有助於根據各參與人犯罪的事實，正確地解決定罪問題；後一種分類方法反映了各參與人在共同犯罪中的作用大小，有助於解決量刑問題。
在20世紀60年代參與《刑法》起草的過程中，高銘暄教授曾經主張應當以分工分類法為基者主次，予以區別對待。現行刑事立法沒有完全採納這一建議，而是採取了將兩類方式相混合的分類方法，即把共犯人分為主犯、從犯、脅從犯和教唆犯四種。誠如高銘暄教授所言，這種分類方法雖然兼顧了定罪和量刑，但畢竟存在分類標準不一致的缺陷。如何在保障構成要件定型性和明確性的同時，又能恰當地確定各參與人刑事責任的高低，這是長期以來困擾大陸法系共犯理論的難題。高銘暄教授所提出的以分工為主、在確定分工之後再按照具體情況區分主從的雙層次思路，既確保了分類標準的統一，又較好地兼顧了定罪環節中罪刑法定與量刑環節中罪刑相適應這兩方面的需要，愈發顯現出其理論優勢。這充分體現了高銘暄教授在共同犯罪理論方面的精深造詣。
(四)實現刑罰理論與實踐的現代化
1.激活和發展特赦制度
早在2009年中華人民共和國成立60周年之際，高銘暄教授便與其他學者一道率先從理論上論證了啟動和實行特赦的現實必要性。首先，他們將現代赦免制度的重要刑事政策意義歸納為六個方面：一是緩和國內外矛盾、促進社會和諧；二是彌補法律不足、緩和刑罰嚴苛；三是糾正司法誤判、維護公民權益；四是鼓勵犯人自新、促成刑罰目的之實現；五是彰顯國家德政、昭示與民更始；六是疏減監獄囚犯、節約司法資源。接著，他們指出實行特赦能夠凸顯如下重大的時代價值：
(1)可以在一定程度上緩和當下較為突出的社會矛盾，促進社會主義和諧社會建設。(2)有助於完善綜合治理犯罪的對策機制，切實貫徹寬嚴相濟的刑事政策。(3)有助於昭示「國家尊重和保障人權」之憲法精神，進一步改善我國的國際形象。(4)有助於弘揚寬容精神，逐步樹立科學的犯罪觀和理性的刑罰觀。(5)可以藉此促進現代赦免制度的重構與運作。
此外，高銘暄教授等人還為特赦的實行提出了如下具體構想：(1)特赦的形式。考慮到在現行《憲法》中恢復大赦制度面臨諸多困難，可將當前的赦免設定為特赦的形式；國慶特赦不宜成為定製，而應由國家在充分考量政治、經濟、社會發展大局的基礎上，於確屬必要時為之。(2)特赦的實質條件。能否特赦應綜合考慮多種因素，包括：犯罪人自身方面的因素，社會對犯罪人的客觀評價，原處理案件的法官、檢察官的建議和意見，被害人及其家屬的意見等。(3)特赦的適用對象與範圍。從犯罪性質和犯罪情節看，特赦應側重適用於犯罪性質不嚴重、犯罪情節相對較輕的未成年犯、過失犯、初犯、偶犯等；就原判刑罰和剩餘刑期而言，應限定為宣告刑不超過5年有期徒刑且已經執行原判刑期三分之一以上者；從排除適用範圍上講，對累犯以及嚴重危及人身安全的暴力犯罪不宜特赦；從犯罪主體角度看，年滿70周歲或者因身患嚴重疾病而喪失危害社會能力的犯罪人，可以作為前述情形之例外適用特赦。(4)特赦的程序。可由中共中央或者中共中央政法委員會向全國人大常委會提出實行特赦的建議；特赦應由全國人大常委會決定，由國家主席公布實施。
近年來，高銘暄教授等學者有關特赦的建議得到了黨和國家的重視與採納。我國已於2015年紀念中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利70周年前夕，以及2019年慶祝中華人民共和國成立70周年前夕，兩次實行特赦，取得了良好的社會效果。高銘暄等學者所開展的前瞻性理論研究，對於我國特赦制度的激活以及現代赦免制度在我國的法治化功不可沒。
2.完善社區矯正制度的執行
我國《刑法修正案(八)》確立了社區矯正制度。高銘暄教授認為社區矯正正式寫入《刑法》具有如下重大意義：一是從刑事立法上有力地回應了國際社會行刑社會化的要求；二是確立了監禁矯正與社區矯正這兩大相輔相成的矯正體系；三是進一步促進了刑罰配置結構的合理化；四是督促社區矯正配套立法儘快出臺；五是促進了行刑權的統一。在此基礎之上，高銘暄教授就社區矯正制度的進一步發展提出了自己的建議：(1)「有限」延伸適用類型。從監外執行的具體類型來看，無論是保外就醫的人員，還是懷孕的婦女以及哺乳期的婦女，其本身的社會危險性並不因此而降低，對此類人員進行監督也十分必要，故將其納入社區矯正的範圍也未嘗不可。(2)開發「社區」的積極作用。在我國目前管制、緩刑、假釋適用率低的情況下，在將行為人的社會危險性作為適用標準的同時，可以引入社會的「意願」作為非監禁刑適用準入的一種考量標準，從而發揮社區矯正對管制、緩刑、假釋適用的「逆推」作用。在決定社區矯正時可以嘗試適用聽證程序，對犯罪人的人身危險性調查結果進行公開質證，在此基礎上提出是否實行社區矯正的建議。(3)設置固定的社區矯正官。為防止社區矯正流於形式，應當將以前抽象的「機構」考察具體到「人」的考察；借鑑國外的專職緩刑官制度，在我國立法上規定實行專門的監督考察負責人制度。(4)設置同中有異的矯正機構。儘管從宏觀上來說，緩刑和假釋都建立在「犯罪人人身危險性低、再犯可能性低」的基礎上，但從微觀上來看，二者適用的具體對象存在差異。在定罪時，假釋犯的人身危險性高於緩刑犯，對假釋犯的矯正還需要面對監獄矯正帶來的不良後果，故應當對其採取不同於緩刑犯的管理方法。
3.實現罰金刑數額的法定化
高銘暄教授經過統計發現，我國現行《刑法》中規定有罰金刑的罪名大概有205個(佔全部罪名的43.7)。其中有數額規定的僅佔1/3，包括明示數額或倍比數額。其他2/3掛罰金的罪名只表明判處罰金，具體數額則沒有規定。特別是單位犯罪對單位判處罰金，只有騙購外匯罪和逃匯罪這兩個罪有數額規定，其他所有單位犯罪對單位判處罰金，一概都沒有數額規定。高銘暄教授指出，對罰金刑不做數額規定，嚴格講是不符合罪刑法定原則的。罪要法定，刑也要法定。刑的法定不僅是種類的法定，還要有內容的法定。罰金刑沒有數額規定，對司法實踐來講就難以掌握，也不符合世界其他法治國家刑法中罰金刑的通例。高銘暄教授建議，既然罰金刑是針對犯罪人的犯罪情況和擁有的財產狀況來判處的，那麼判處罰金就是要剝奪被告人合法財產中的一部分，所以必須在數額上作出明確規定。這個數額可以是具體的人民幣數額，也可以是一個比例或者倍數，比如，根據違法所得數額、銷售數額、經營數額、應納稅數額等來確定一個比例或者倍數。既有下限，也有上限，可以考慮最低數額由刑法總則規定，最高數額由刑法分則根據不同具體罪的狀況分別規定。