語義學研究方法主要包括以下幾種：
語義分析法。這是一種通過分析語言的要素和句法語境來揭示詞和語句意義的研究方法。它包括語義分化法和語義差異法，這些方法運用語義區分量表來研究事物的意義，通過被試者在量表上的評價來了解事物的不同維度上的意義和強度。
指稱法與表徵法。指稱法用於描述語言與客觀世界之間的聯繫，即詞彙或其他語言表達式與它們所指的事物和場景間的聯繫。表徵法則試圖將意義在腦中的呈現方式模型化，認為意義本質上是心理的。現代語言學傳統更傾向於語義表徵法，而指稱法則主要體現在哲學和數學邏輯中。
形式主義研究法。採用形式語言即數理邏輯來呈現語義並消除歧義，趨向於指稱性，在哲學傳統中有重大影響力，但現在廣泛運用於語言語義學研究中。
認知主義研究法。除呈現語言語義外，它還研究人類概念化的能力，因而與形式主義相比，認知主義常依賴於更為靈活的表徵方法。
生成主義研究法。力圖尋求語言習得和語言意義無限可能性的產生原因，生成多種研究方式。
結構語義學。注重研究語言單位間的聯繫，以及通過這些聯繫而產生意義的機制，這種研究方法被認為是索緒爾派傳統之一。
這些方法在哲學和語言學中均有體現，但現代語言學傳統更傾向於語義表徵法，而指稱法則主要體現在哲學和數學邏輯中。