1934-ben leírta az agykérgi eredetű süketnémaság kórképét, az ennek kezelésére kidolgozott gyógypedagógiai, hallásnevelési eljárása világszerte ismertté tette nevét. Tapasztalatait összegezve az 1950-es évek végén megfogalmazta általános gyógypedagógiai elméletét és rendszerét, lefektette a gyógypedagógia elméleti alapjait. Munkásságáért 1953-ban Kossuth-díjjal tüntették ki.
A gyógypedagógus-oktatásról folytatott vitában végül – önmagát is felülbírálva – az egységes képzés mellett tette le a voksát. 1946-ban Illyés Gyuláné Kozmutza Flóra vele egyetértésben alkotta meg az újjászervezett négyéves főiskola szervezeti szabályzatát és korszerűsített tanulmányi rendjét.
Bárczi az egységes gyógypedagógus-képzés kiszélesítésében látta a jövőt, 1948-ban nem csupán felismerte Pető András mozgásterápiai programjának újszerűségét, de a szűkös lehetőségek ellenére befogadta a főiskolára, mozgásterápiai tanszéket létesített, és a képzést a konduktív pedagógiára is kiterjesztette.
Nemzetközi kongresszusokon ismertette a fogyatékosok gondozásában elért eredményeit, 1958-ban részt vett a kelet-németországi Brandenburg-Gördenben értelmi fogyatékosok számára létesített intézet (Bárczi Haus) megszervezésében és gyógypedagógiai programjának kidolgozásában.
Számos tudományos publikációja jelent meg, 1928-ban kiadta A magyar beszédhangok képzése című, ma is értékes művét, amely röntgenográfiákon mutatta be a magyar beszédhangok képzését, a beszédszervek helyzetét. 1934-ben jelent meg az agykérgi süketnémaságot leíró Surdomutitas corticalis, egy évvel később A surdomutitas corticalis gyógypedagógiai befolyásolása című munkája, 1938-ban a Hallásébresztés-hallásnevelés című értekezése.
A szakma mai értékelése szerint a gyógypedagógiai hallásnevelés 400 éves történetének negyedik szakaszát (1930–1960 között) Bárczi Gusztáv munkássága fémjelzi, ő és neves külföldi követői készítették elő a hallássérültek tanításának modern gyakorlatát.
