任早年師從著名戲劇家鄔梅，潛心研究北宋詞、金元散曲及其音樂理論。著有《詞十法》、《散曲概論》、《曲和》等。此外，他還整理了元、明、清三代散曲作家30余種，編著了壹套戲曲理論《新曲苑》。《新屈原》中主要有關於《曲話》、《曲論》、《曲雲》、《曲譜》的零散材料，對古典戲曲史料及其理論著作的收集和研究做出了壹定的貢獻。
任先生在戲曲方面的主要成就是對戲曲起源的探索和研究。代表作《唐戲逗》是(1958)繼王國維《宋元戲曲史》之後，又壹部專門研究唐代至五代唐劇發展演變的著作。該書共8章65節，不僅總結了中國戲曲的發展歷史，還從風格認定、戲曲記錄、藝妓、足色、演員、器械等方面詳細論述了唐代中國戲曲表演藝術的初步形態，並對唐劇的劇本、舞臺、音樂、妝容、服飾、道具等特點進行了追溯和研究。因此，他提出了“中國的話本戲始於漢，盛於唐”，周有“戲禮”，漢隋有“戲象”，唐有“戲逗”，宋有“戲”的觀點，反對切斷宋元戲劇與唐劇的聯系。著有《古代戲劇的恒源》、《木偶戲探源》等
新中國成立後，任被聘為四川大學中文系教授。此時，他正醞釀著學術人生的壹次飛躍，確定了壹個全新的學術項目:唐逸學。當今學術界稱之為唐逸學。這是任創立的壹門新學科。這裏的“唐藝”，指的是與文學，尤其是音樂、文學相關的“藝術”。其研究對象包括“揶揄”(唐代戲劇)、“聲詩”(同詞對唱的詩)、“雜詞”(民間和文人參照民間形式創作的長短句歌曲)、“大曲”(大型歌舞及其伴奏曲)、“寫詩”(宴中歌舞)，結合他早期的學術研究，可以發現他對詞的起源、古代戲劇的發生發展等壹些傳統命題有了全新的認識。其深層意義在於展現了文學在社會活動中的功能和價值，打破了學術界長期以來的單壹作家文學和文本主義的研究傾向，從而有助於對“古代文學”進行全面而生動的考察和理解。
20世紀50年代以來，任先生對唐代音樂文藝進行了開拓性的研究。他關於焦芳的筆記形成於1952。改進後，由中華書局於7月出版，1962。這本書的第壹個專欄《唐代音樂與文學研究》，對唐代音樂與文學的研究相當開放。他指出:“唐代有相當多的音樂、詞與詞、詞技。凡音樂詞與詞技相結合者，簡稱音樂文學藝術，定為本項目研究對象。”上海古籍出版社1982年出版的《唐詩近90萬字》可視為任在唐代音樂與文學研究方面的代表作，也是20世紀唐詩研究的壹項重要的標誌性成果。該書以溯源、辨體、立論的綜合研究方法，摸清了唐詩音樂和唐人歌詩的真實情況，在長期的唐詩研究中獨具特色，豐富了人們對唐詩藝術的認識，使唐詩諸多特點的成因更加貼切合理，為後人研究“聲詩”開辟了思路。
任深入研究了聲樂詩歌與燕樂、清樂、胡樂在音樂性質上的關系，以及聲樂詩歌與舞蹈、大曲、雜歌、歌妓形式上的雜歌的關系。在此基礎上，他分析了歌詠詩與長短句的關系，提出唐代的歌詞與雜詞並存，雜詞對雜詞的影響肯定是有的，但絕不是某些學者所說的由雜詞轉化而來。
史收集相關資料豐富。首先，收集和整理了唐代確實存在或可能存在的曲調名稱；其次，從唐代的詩集和民歌中收集和整理了大量已經傳唱或可能傳唱的七言歌。第三，收集整理了大量相關記錄，綜合論述了各種觀點，為唐代文藝研究者提供了極大的便利。敦煌學
任先生對敦煌學有著深刻而獨到的研究。任研究敦煌遺書已有20余年，先後出版了《敦煌音樂初步研究》和《敦煌音樂校訂》。在其代表作《敦煌曲子總編》中，他為敦煌曲子的研究做了詳細的年表，按雜劇、獨唱、對聯、大曲等體裁分類收集了1500多首敦煌曲子，並對所有曲子進行了嚴格的校訂、證偽、還原、分析、比較和研究。這是宋詞和金元散曲研究的新視角。
20世紀20年代，僅敦煌零藏羅振玉收藏的《雲藥集》前半部和強村系列朱孝藏收藏的《雲藥集》最後18，加上零星雜字，總計不到100部。王忠民的《敦煌曲子詞集》出版於20世紀40年代，收錄了160多首詞。20世紀50年代，由於中國的國際交流日益廣泛，學者們視野開闊。任編《敦煌曲子詞校勘》時，已收集了540多首曲子和大曲。20世紀60年代，香港學者饒宗頤與法國學者保羅·戴米未合著《敦煌曲》，引用318條。20世紀70年代初，任著手編纂《敦煌歌詞總編》，直到1984才完成。由上海古籍出版社於1987年出版，將敦煌歌詞的收藏擴大到1500多種。整本書既有合集的性質，又有主編的性質，把宋、詞與考證、議論結合起來。