С. К. Булич считается одним из наиболее значительных представителей Казанской лингвистической школы. Он работал преимущественно в области русского и славянского языкознания, а также экспериментальной фонетики; стал одним из основоположников (наряду с В. А. Богородицким) экспериментально-фонетических исследований, инициатором создания и первым руководителем (с 1899 г.) экспериментально-фонетического кабинета при Петербургском университете. Много сотрудничал в энциклопедических словарях; автор свыше тысячи статей по вопросам языкознания в словаре Брокгауза и Ефрона. Написал несколько популярных учебников (в их числе «Введение в языкознание» и «Введение в сравнительное изучение индоевропейских языков»). Ему также принадлежат музыкальные сочинения и исследования по истории музыки у славянских и финно-угорских народов, биографические очерки об авторах первых русских романсов, работы о роли музыки в жизни русских писателей.