几十年来，徐永椿既努力搞好教学，又致力于科学研究。40年代末，他就开始壳斗科的研究，并著有《昆明地区栎属的研究》。70年代以来，他与助手任宪威一道，对云南、西藏的壳斗科植物进行了进一步研究，发表了《云南壳斗科的分类与分布》等10余篇论文，编写了《云南植物志》第二卷、《西藏植物志》第一卷中的壳斗科和《中国树木志》第二卷中的壳斗科三个属。受中国植物志编委会邀请，编写了《中国植物志》壳斗科的三个属（三棱栋属、栎属、青冈属）。通过对壳斗科的研究、整理，发表了该科的新种20余个，新组合20余个，种的新分布记录10余个，属的新分布记录1个。其中，《云南植物志》第二卷于1980年获云南省科委集体二等奖；《西藏植物志》为青藏高原综合考察研究课题，该课题1986年获中国科学院集体科技进步特等奖。

    70年代，徐永椿参加了《中国主要树种造林技术》一书的编写，该项成果获林业部集体一等奖。

    徐永椿对壳斗科分类研究几十年，其主要特点是应用辩证唯物主义观点，把生态学原理引用到树木分类中，密切注意不同生境对树木的影响及所引起的形态差异，从而澄清了许多历史上沿用已久的同物异名。他通过《云南植物志》第二卷的编写，第一次系统地整理、研究了云南的壳斗科，使其种数比原先名录的种数少了许多。并且发现那些被归并的种，问题多出在如何看待模式标本上。徐永椿认为壳斗科有些种的分布范围很广，包括亚洲大部分地区。在这样大的范围内，山有高低，坡向有阴有阳，环境有林内林外，再加上人为的干拢，一个种的不同个体在形态上会有较大变化。若把一个种的所有个体都看作与模式标本完全一样，那是不科学的。换言之，就是要用生态学的观点认识模式标本。植物分类工作者要有生态学知识，要有野外工作经验，联系不同的生长环境来认识植物的变异，从而做到认识自然，掌握自然界的规律。否则往往会把某种植物在形态上的一点变异当成新种而造成混乱。此外，某种植物在分布范围内，对环境因素，主要是气温、湿度的适应，有一个最小、最适、最大的关系。分布于最适环境内的个体最能代表该个物种，分布于最小与最大适应范围内的所有个体，越接近两端的环境，个体的形态变化可能越大，但仍然是该种的个体。超过最小与最大值，该种的个体便不能生存，这是一般规律。

    其次，徐永椿认为，模式标本是分类单位的名称所依附的分子，但不能绝对化或迷信模式标本。种内的不同个体是有变异的，环境变化越大，个体形态上的变异也就越大。模式标本只是某物种在分布范围内的“随机取样”而已，而不是某物种最典型、最具代表性的分子。如果盲目迷信模式，看见某个个体与模式有些差异，就认为是新种或变种，这对植物分类不但毫无益处，而且十分有害。