为
计算语言学、词汇语义学、语料库语言学及语法理论，兼及汉语之语义及构词研究。
在理论语言学研究方面，黄居仁曾涉猎GPSG，LFG，ConGram等理论，并分别开创以上述理论研究汉语之先河。他致力於汉语词汇语意学研究，特别是建立动词语意表徵MARVS理论，并开始了以知识本体理论研究汉字意符系统的新方向。黄教授曾主持或共同主持开发以下各种中文语言资源：中文词知识库(CKIP)词汇库与语法讯息、研究院语料库(第一个有词类标计的中文平衡语料库；1997年上网)、中央研究院中英双语知识本体词网(Sinica BOW)、中文词汇素描系统(Chinese WordSketch)、词类标记的中文十亿字级语料库（Tagged Chinese Gigaword Corpus，在宾夕凡尼亚大学LDC建立的语料库上进行词类标记）、汉字知识本体(Hantology，以知识本体架构建立汉字与汉字意符的知识架构)，以及中文词网（中文词义与语意关系资料库）。他主张学术资源共享,将这些语言资源放在网路上让公众检索，同时建立了“搜文解字”及“文国寻宝记”等两个网路语文学习网站。他首先倡导由中文语料库中自动提取语言知识的研究，并於1996年出版了国语日报量词典,是全世界第一部根据语料库编撰的中文词典。就中文语言学、
计算语言学及语料库语言学各个范畴，他已发表了70篇以上的期刊或专书论文，280篇以上会议论文，并主编过15本专书或期刊专号。他主编的《亚洲语言处理期刊》专号(2007,2008),及《知识本体与词汇库》(Ontology and the Lexicon,2010)专书，都是该领域开风气之先的第一本专着。