Chúng ta biết rằng khoa học bao gồm cả tự nhiên và xã hội, cả nghiên cứu và hành động; cả tháp ngà và thế cuộc... Hầu hết các nhà khoa học, các nhà tri thức Việt Nam chỉ chọn được một hướng trong bể khoa học mênh mông đó nhưng với Hoàng Xuân Hãn thì lại giỏi về tất cả. Người ta biết rằng thầy Hoàng Xuân Hãn được đào tạo theo con đường khoa học tự nhiên. Sau khi học chuyên toán ở Hà Nội, ông thi đỗ tú tài được sang Pháp tu nghiệp. Năm 1936 ông trở về nước với tấm bằng Thạc sỹ toán học và kỹ sư cầu cống. Sau đó ông được cử làm giáo sư dạy toán ở các trường Trung học, Đại học Công chính, Đại học Giao thông. Thời gian này ông còn quan tâm nghiên cứu về thiên văn, tìm hiểu lịch sử Việt Nam, xây dựng các danh từ khoa học... Cuốn “Danh từ khoa học” được Hội khuyến học Nam Kỳ tặng giải thưởng vào năm 1943 và rất nhiều thế hệ tri thức Việt Nam trong các trường Đại học đã và đang tiếp tục sử dụng những thuật ngữ khoa học do thầy Hoàng Xuân Hãn đặt ra. Năm 1951 ông sang định cư ở Pháp và vẫn tiếp tục miệt mài nghiên cứu. Năm 1956 ông đậu bằng kỹ sư nguyên tử tại trường Sac lay.
Tuy chuyên sâu về khoa học tự nhiên đến thế nhưng Hoàng Xuân Hãn cũng không kém phần nổi tiếng trong lĩnh vực xã hội nhân văn. Ông là một nhà khoa học có trình độ cổ văn xuất sắc, ông nắm vững chữ Hán, chữ Nôm và đầu tư nghiên cứu văn học, sử học. Ở bất cứ hoàn cảnh, tình huống nào, Hoàng Xuân Hãn cũng đi theo hai hướng chủ yếu là phát hiện và chú giải. Ông là người đầu tiên sưu tập và gìn giữ được bút tích của vua Quang Trung. Nhờ có ông người ta mới biết rằng Chinh phụ ngâm có 7 bản dịch. Ông là người đã sưu tầm được đầy đủ hồ sơ về cuộc kháng chiến chống Tống của Lý Thường Kiệt với rất nhiều số liệu, sự kiện. Và những công trình nghiên cứu của thầy về Hồ Xuân Hương, về truyện Song Tinh, về Nguyễn Biểu, về cố Điện... đều là những công trình được giới khoa học đánh giá cao. Dù ở công trình nào ông vẫn duy trì một nguyên tắc khảo cứu rất nghiêm túc, không hề bị ảnh hưởng bởi các khuynh hướng tư tưởng khác. Những đối tượng nghiên cứu của ông được nhìn nhận bằng con mắt khoa học chứ không phải bằng cái nhìn của quan điểm chủ quan. Vì vậy mà trong cuốn “Thầy giáo Việt Nam mười thế kỷ” học giả Vũ Ngọc Khánh đã nhận xét: “... Hôm nay, ngày mai, dù ta có chỗ đứng như thế nào thì đọc Hoàng Xuân Hãn đều có thể yên tâm được”.
Xét với tư cách nhà giáo, Hoàng Xuân Hãn có những đóng góp không nhỏ cho nền giáo dục Việt Nam. Về chuyên môn ông đã trực tiếp làm thầy ở trường Bưởi từ 1936 - 1939, dạy ở các trường Đại học và ông chính là vị Bộ trưởng Bộ giáo dục đầu tiên của nước Việt Nam dân chủ cộng hoà. Ông còn là người hoạt động rất tích cực trong Hội truyền bá Quốc ngữ và phương pháp học i tờ là do ông sáng tạo ra. Lối học này đã giúp cho nhiều người nhanh chóng biết chữ và nó được sử dụng phổ biến trong công cuộc xóa nạn mù chữ, phong trào bình dân học vụ, sau Cách mạng tháng Tám năm 1945. Hoàng Xuân Hãn còn là người khởi thảo khá nhiều chương trình giáo dục. Về sau các chương trình này được các Bộ trưởng Vũ Đình Hoè, Nguyễn Văn Huyên... vận dụng. Cái sáng tạo, cái hợp lý trong những chương trình của thầy Hoàng Xuân Hãn là điều không thể phủ nhận được.
Nguyễn Xuân