十岁那年，黄佐仿韩愈《进学解》的“记事必提其要，纂言必钩其元”之说，在自己看过的图书里挑选重点及有心得体会者，手录笔记，内容分为经说、史评、子纂、文要、理学、政规、字义、事原、论括、诗抄十类，见陆机《文赋》有“漱六艺之芳润”一句，题名为《漱芳录》。黄佐从小著述，父亲曾提醒他说：“每个人从小学习，待成人后才付诸实践。你年纪还小，如果功夫未扎实便去实践的话，容易跌跤。”父亲的教导，黄佐是到1521年进了翰林院以后才感受其意义的。黄佐一直在修改、润色自己青少年时写的东西，包括他二十岁时编写的《广州人物传》，也是他三十七岁以后才完成的。黄佐毕生撰述不辍，著作等身。清乾隆年间，纪昀在主编《四库全书》时称黄佐“于明人之中，学问最有根底”。这里说的根底，源自黄佐从小的好学勤奋，还有就是他成年后的严谨治学、博采众长以及在南、北京城的多闻广见。
黄佐与当时的学术大儒常有交往，切磋学术。他与李经纶谈论古乐器，与林士元讨论阴阳运气，与王任用研究易经，与何孟春讲述博文约礼，与柯维骐切磋元史，与方思讨论性理，与朱日藩谈论文学，与范钦讨论古籍，与何镗讲及禅宗，与文徵明谈理想。黄佐在与朋友的书信里，无不论及学术文史，而在他交往的学者里，有朝廷高官要员，也有考不中科举的穷秀才；有大儒名家，也有普通的青年学生。但无论对方身份高贵抑或低微，黄佐一视同仁，推心置腹，毫无保留地讲出自己的思想态度和学术观点。
黄佐生活在理学之风盛行、岭南白沙之学崛起的正德、嘉靖年间，后人从黄佐初见王阳明时的表现，就知道他在学术研究上的独立思考，卓荦奇伟，具有深厚的儒学功力，足以游刃于理学与心学之间。小时候黄佐学习古文，曾经瞧不起宋儒著作，黄畿开导他说：“追溯古文历史，夏、商、周三朝，文成于周；西汉至宋代，文成于宋。解释理学，精辟到位，宋代可与周朝相媲美。朱熹的功劳仅次于孔子。”从此，黄佐视程朱理学为正宗，但同时也在不断修正程朱理学的不足。黄佐批判违背儒学传统的“心学”，特别是王阳明的错误，又融会贯通陈白沙“自得”之学的合理成分。他在儒学理论体系上力辟新径，自成一家。《明史》编纂者认为，黄佐学术“以程朱为宗，惟理气之说独持一论”。清人黄宗羲在《明儒学案》称黄佐：“以博约为宗旨，博学于文，知其根而溉之者也。约之以礼，归其根则千枝万叶，受泽而结实者。博而反约于心，则视听言动之中礼，喜怒哀乐之中节，彝伦经权之中道，一以贯之而无遗矣。”这些评价，对于黄佐的为人治学及其丰富的著述是恰当的。
黄佐也将自己的学术思想归结为“博约”二字，他说：“今天我和学生讲学，主题就是博、约两个字。什么是博？博即是博文，读书使人明白事理，增长知识，加以研究，获得渊博的知识。约就是约礼，在获得渊博的知识后，以诚恳的态度去思考，讲求修养和敦厚，用传统的道德来规范自己的学术，这就是约礼。”黄佐专门写了一篇《博约解》，进一步解释“博约”。他说，博强调的是广，即广大、通畅的意思；约则强调简明扼要，有约束的意思。对学习的人来说，贵在知道什么是简明扼要，所以要守约。但对从事教育的人来说，人的精神有限但情欲无穷，见闻有限而义理无穷，必须学习做一个像尧、舜、禹、武王、文王和孔子那样的圣人。古代的圣人离开我们很久了，但给我们留下了《诗经》《尚书》《礼记》等经典著作，他们的一言一行、详尽的历史事变、许多人物事迹，都等待我们去广泛地学习和认识，从而开发精神，增广见闻，集天下学问和义理于一身，我们进可以教育他人，退可以从事研究。所以说“博”和“约”同等重要，没有“博”就不可能有“约”，没有“约”则很难处理好“博”。如同射箭一样，如果没有弓和箭，不可能射中目标；但如果有了弓箭却不懂得用力和瞄准的话，也一样不会有什么收获。
在黄佐之前，朱熹也解释过“博文”和“约礼”。朱熹一直强调要先博后约，并且以此作为初学者必须恪守的原则。他说：“博之与约，初学且只须作两途理会，一面博学，又自一面持敬守约，莫令两下相靠。”朱熹的这一理论发展到王阳明，便成了“知行相分”、“知行并进”的学说。在对“博文”和“约礼”的理解上，黄佐独出心裁，表现出与宋明理学的差异。黄佐认为，“博文”与“约礼”是一个不可分离的整体。他说：“圣贤修习，必反观内省，若徒诵其言而忘味，《六经》一糟粕耳。”也就是说人们阅读学习经典著作，是为了修养自己的德性；如果一个人欲修养自己的德性，就必须阅读学习经典著作。学习的过程就是自我修养的过程，而自我修养也必须在阅读学习中进行，两者关系不可分离，但又不能等同，这才叫做“博文”，才叫做“约礼”。假如读书学习而不讲修养德性，则与不读书学习并无差别；如果自以为是修养德性，却不读书学习，就近似于野狐禅了。所以黄佐对王阳明的“故六经者，吾心之记籍也”、“诸君要实见此道，需从自己心上体认，不假外求始得”，即“心苟能明，何必读书”的知行观给予严厉批评。他指出，王阳明在知行关系上是不能自圆其说且误导他人的。黄佐还认为，无论是朱熹“先知后行”之说，还是王阳明“知行合一”的说法，都是不能一贯到底的理论，它们的实质是以“知”代替“行”。因此，黄佐明确指出：“未有知而不行者，知而不行，只是未知。”他认为“知”、“行”与“博文”、“约礼”一样，是一个完整的统一体，但两者又不是完全等同的一件事。“知”后必须“行”，“行”以后会“知”，它们既是一个统一体，互相依存，不可分割，但具有自身相对的独立性，表现为对事物认识、个人修养的不同层次和不同阶段。黄佐接着说：“将欲行之，必自致知始。”“知”是“行”的基础，“行”是“知”的表现，但不可以截然分开。黄佐对知、行二字的认识，已经隐约透露出宇宙万物的统一性和相对独立性的信息。
黄佐纠正阳明之失，修正程朱理学，还表现在对“理”和“气”关系的认识上。黄佐以为，作为宇宙最高范畴的“理”和“气”，与宇宙间的所有事物一样，是一个统一体，两者表现的形式可有不同，但不应一分为二。黄佐说：“盖通天地，亘古今，无非一气而已。气本一也，而分阴分阳……有莫知其所以然而然，是即所谓理也，初非别有一物依于气而立，附于气以行也。”这是一段十分精辟深刻的论述。在黄佐看来，宇宙的本原是“气”，是物质性的“气”；此“气”的发展变化而表现为宇宙运动自身的规律性，这就是“理”。“理”不是主宰宇宙万物的意志，而是宇宙万物自身发展变化的规律。“气”是“理”的物质形式，“理”是“气”的最高概括。黄佐指出：“理，不可见也，于气见之。”“气之有条不可离者，谓之理。”黄佐又说：“盖理即气也，一气浑沦，名为太极；二气分判，分为阴阳……皆吾心名之，所谓穷理也。非谓未有天地之行毕竟是理，而理在气先；亦非气以成形，理亦赋焉，而理在气后。”“理”与“气”是不可离的，它们是一个统一体的两个方面。黄佐由此肯定“理一分殊”这个理学家的命题。黄佐所谓“理”，乃“气”自身之“理”；所谓“气”，乃“理”自身的“气”，是带有“规律”的含义，而并非有意志的心性之理。
关于“心”与“理”之间的关系，黄佐认为，心是人生的根本，人的仁爱之性由此发出。“理”表现于人即是“性”，仁爱之性是人天生具备的，是天理发展、趋善本质在人性中的表现。黄佐这一观点是对孟子“万物皆备于我”的性善说的发挥。在黄佐眼里，“心”与“理”本质上是“气”与“理”的关系，它们是统一在“人性”中，又各具表现，是统一体的两个方面。在这个问题上，黄佐指出王阳明、陈白沙的心学只承认“心”与“性”或“心”与“理”的统一，以“心”代替“性”或“理”，而不承认它们之间相对的独立性，认为“心”与“理”只是同一事物的两种不同的说法，而不是同一事物的两种不同表现形式。黄佐指出白沙是“以意为心，以心为性，皆禅之蔽”，而“阳明之学，本于心之知觉，实由佛氏”，从而否定陈、王的“心学”。
此外，黄佐对于“天理”与“人欲”的理解，与宋儒理学的“存天理，去人欲”有所不同。黄佐对天理、人欲的概念有独到的见解，认为天理对于人而言，其实是一个不以主观意志为转移的运动、发展、变化的过程。这个过程在自然宇宙中具体表现为生生不息、日益趋善的历史演变。人生活在大自然里，也会随着这种演变而产生趋善之性，所以人皆有恻隐之心和求善之举。此心、此举不断扩大充盈，即为“仁爱”之心，“博施济众”之事，社会因此日趋完美，人类因此日益进步。所谓存天理，就是存宇宙自然生生趋善之理，黄佐称其为“天命流行，生生不已之机”。
黄佐的学术研究，主要得益于他对儒家经典的钻研。他一方面力图从孔孟儒学的本旨中修正程朱理学之失，另一方面则主要对王阳明“塞源拔本”，以“知”代“行”理论进行批判。他的“博文”、“约礼”理论，归根到底是强调使孔孟儒学在心中一以贯之，以此修养己德，指导实践，以达到儒家传统的最高境界。同时他又通过“博文”、“约礼”来沟通程朱理学与白沙心学的关系，把白沙的“养性”、“自得”之学融会到“博文”、“约礼”之中，并且在沟通程朱理学与白沙心学的同时，构造了“读书”、“内省”、“明理”、“养性”、“动静得宜”的理论体系。基于此，明代黄宗羲在编纂《明儒学案》时，专设“文裕黄泰泉先生佐”一章，称赞黄佐是一个博通经史的思想家，充分肯定他在岭南思想史上的地位。
黄佐一生刻苦钻研，治学经史，著述宏富。据不完全统计，黄佐著作共有三十多种，六百多卷。明朝科举考试，《诗经》一门主要采用朱熹的《诗集传》，即使是后来颁行的《五经四书大全》，里面的《诗经大全》也是源自朱熹。黄佐从小背诵《诗经》，十五岁开始接触毛传、郑笺，以及王应麟《玉海》等书籍，原指望通过学习，弄通弄懂《诗集传》，应付日后的科举考试。谁知一发不可收拾，看的书籍越来越多，特别是读了吕祖谦的《吕氏家塾读诗记》、严粲的《诗缉》等在《诗序》问题上与朱熹著作有不同解释的书籍后，黄佐更加沉浸于对《诗经》的钻研上。他广泛搜集，旁征博引，将各种不同的观点编成一书，名叫《诗经通解》。尽管这是一部引用他人研究《诗经》成果的著作，黄佐也不敢有半点马虎，不断修改纠正，用了近二十年的时间才正式完稿。1561年，《诗经通解》二十五卷才由黄佐的学生张如镜以及唐守谟、唐守敬兄弟二人为之校勘捐资出版，其时距离黄佐着手编写此书已过了五十多年。
《乐典》三十六卷是黄佐的另一部经学代表作。汉代以来，经学家十分重视对《乐经》的研究。郑樵认为，“乐以诗为本，诗以声为用”，“五声、八音，十二律，乐之制也”。时至明朝，从洪武到嘉靖的一百五十年间，尽管朝廷内部包括礼部等机构对《乐经》均加以研究，却说法不一，乐章屡易，一直对钟律及其乐器的制作未能加以说明。黄佐小时候，父亲就让他看杜佑的《乐典》、郑樵的《乐略》和《乐杂记》等书，并对他说：“这些书中所记述的都是古代宫廷音乐，你要专心学习，好好研究。”1523年，黄佐在南京主持科举考试。一天夜里黄佐梦见孔子，孔子让黄佐牢记他说过的“知崇礼卑”四个字，也就是做人运用智慧要高瞻远瞩，具有最高的目标。做事如走路一样，要从平凡处起步，脚踏实地。黄佐将此理解为孔子指引他以严谨认真的态度去研究《乐经》。黄佐收集前人关于《乐经》的训诂注释，又与崔诜等人讨论古典乐章，开始撰写《乐典》。
1544年，黄佐完成《乐典》书稿，其内容分为乐均、乐义、大司乐义、乐记、诗乐等。黄佐在序言中说：“《乐经》的作用和意义博大精深。之所以说它博大精深，是因为《乐经》源自人的内心世界，同时又与天地共存。”他回顾自己继承父辈研究《乐经》的过程时说，人要懂得音乐，需要用耳聆听、用心体验，“人有血气，心知之性，哀乐喜怒之情，感物而动于中，发则而为声，声成文而应于外，则比之为音”。黄佐还具体讲述古代乐器的制作过程，“按律以孔竹，吹律以调丝，以律均声，声从器出。”他谈到在磬的铸造时铜、铅成分的比例对音律的影响，并用很长的篇幅论述《易经》与古乐的关系，其内容与《宋书》《梦溪笔谈》的论述相近。当时吏部尚书张治在看了《乐典》后说：“黄佐对古乐的研究，让我们能够重新听到几千年前的古典音乐。”为了检验自己研究《乐经》的成果，探讨古代音乐制度和乐理、乐器，黄佐让学生组织音乐社，用按他的方法制作的琴、瑟、钟、磬、管、箫、笙等乐器进行演奏。这是广府地区最早的音乐研究机构及乐队。黄佐作为广东早期的音乐研究者和实践者，对岭南乃至中国音乐作出了开创性的贡献。
黄佐的经学著作还有《礼典》四十卷。黄佐曾担任宗伯一职，负责朝廷祭祀事宜。于是他搜集秦汉以前典籍里关于祭祀天、地、宗庙等的典章制度汇辑成为《礼典》，分为吉礼、凶礼、军礼、宾礼、嘉礼等内容。此外他还著有《春秋传意》十二卷、《小学古训》一卷、《乐记解》一卷、《河间乐记》九卷、《论原》十卷、《论式》三卷、《理学原本》一卷、《敷教录》一卷等。
黄佐的史学著作则有《革除遗事》六卷。1398年，朱元璋逝世，朱允炆即位，改年号为建文。朱允炆在位仅四年，明室藩王为争夺皇位发动战争，京城即被叔父朱棣（燕王）攻破。朱棣执政，改年号永乐，旧朝大臣投降的仅少数，尽忠建文帝者有千人，宫中皇后、妃子、内侍多死于事，朱允炆不知所终，史称“靖难之役”。永乐帝为抹去建文帝的历史，革除其年号，禁止编纂建文实录，造成了这一段史事的歪曲与空白。明代中期以后，逐渐有人记述和研究建文朝的历史，黄佐便是其中一位，《革除遗事》原为十六卷，后经黄佐亲自删节成为六卷本，内容分为述君、阖宫传、列传、列传死难、列传死事、外传。此外还有《通历》三十六卷、《姆训》一卷等。
