В 1915 г. Л.В. Щерба защитил докторскую диссертацию «Восточнолужицкое наречие». В 1916 г. был избран профессором Петроградского университета, а в 1917 г. сменил И.А. Бодуэна де Куртенэ на посту заведующего кафедрой сравнительной грамматики. Одновременно Щерба преподавал в других учебных заведениях – на Бестужевских женских курсах, в Институте живого слова, на курсах иностранных языков, в Институте истории искусств, в женской гимназии А.П. Шудской. В 1920 г. организовал при Петроградском университете Лингвистическое общество. В 20-е гг. ученый принимал участие в создании письменности коми, организовывал курсы и кружки иностранных языков, руководил фонетическим кабинетом в Институте сравнительного изучения литератур и языков Запада и Востока им. А.Н. Веселовского, редактировал новые учебники по русскому языку для средней школы. В 1924 г. был избран членом-корреспондентом АН СССР.
Круг научных интересов Л.В. Щербы чрезвычайно широк. Своими «опытами» толкования поэтических произведений он практически открыл в русской науке новую область филологии – лингвистический анализ художественного текста. В статье «О частях речи в русском языке» (1928) ученый подверг резкой критике формальную классификацию частей речи и предложил такие критерии на выделения, как значение и особенности грамматических признаков. В этой же работе Щерба отметил знаменательную часть речи, которая не выделялась ранее в русской грамматике, – слова категории состояния (Мне весело. В комнате светло); он подчеркивал, что границы между частями речи размыты, часто нечетки, в связи с этим отдельные классы слов в русском языке могут квалифицироваться в зависимости от принимаемой точки зрения (местоимения, порядковые числительные, звукоподражания и др.). Статья «О частях речи в русском языке» способствовала утверждению в грамматике комплексного подхода к выделению частей речи.
В работах Щербы поставлен ряд важных языковедческих проблем. В статье «О трояком аспекте языковых явлений и об эксперименте в языкознании» (1931) были четко разграничены возможные аспекты изучения языка: речевая деятельность, языковая система, языковой материал. Идея ученого о том, что язык является ненамеренным детерминированным следствием определенных речевых действий, получила развитие в психолингвистике и теории речевой деятельности. Щерба показал, что «языковые изменения обнаруживаются в речевой деятельности», факторами, влияющими на нас, служат изменения в существовании различных социальных групп. В той же работе ученый обосновал необходимость применения в языкознании метода лингвистического эксперимента, который, по его мнению, «особенно плодотворен в синтаксисе, лексикографии и... стилистике».
Л.В. Щербой была создана новая универсальная система классификации гласных и согласных (Фонетика французского языка. Л.; М., 1937), в которой впервые были учтены различные гортанные и фарингальные, разграниченные палатализованные и среднеязычные, свистящие и шипящие и др. Классификация, разработанная Щербой, в дальнейшем использовалась в различных учебных пособиях по фонетике, а также при описании звукового строя младописьменных языков.
