徐世章先生学养深厚，鉴赏水平高，收藏古物，不是单纯的好古、观赏或玩味，而更注重对它们的研究。
对玉器的研究，多从造型和纹饰上，挖掘其文化内涵及学术价值。这方面的努力探索，实不亚于专业学者。在研考方面，态度严谨，方法正确：其一，重视玉器的发掘地及传世后的流传经历。究其出土地点、日期与历史艺术特色，笔录于囊盒内，作为收藏与研究的原始基本资料，以备查考。如在商青玉兽面纹管盒上写：“物得于上海，云为彰德出土，必为商器。”在青玉虎形珮盒上记：“庚辰春，彰德出土。”（彰德，今安阳；庚辰，1940年）这类记有“彰德出土”者，不下数十件。其二，着重科学研究及其记录。对玉器的时代、文化内蕴、定名和评价等，均对照典籍内容，精究要义，凿凿有据。得收获或结论者，则书写记载，犹若篇篇短论文，意在留鉴于后人，今天看来，其中多有精辟之语。如汉青玉人，头后饰发辫，考证于《史记·西南夷列传》《汉书·终军传》等古籍，认为中国之“编发远在三千年前可断言矣”。这一卓见，在1974年发掘的陕西临潼秦始皇兵马俑坑武士俑的发饰上得到验证。战国谷纹璧，直径20厘米，质地似石而润，似玉而柔，名义难辨。徐世章考据于《汉书》之《西域传》及《地理志》，《说文解字》，吴大澂《古玉图考》和《武梁祠画像石》等文献，判定此璧由琉璃制成。璧琉璃系原产于西域的一种美石（广义的“玉石”），其名称是胡语译音。璧琉璃器，世所罕见，据此，他在记文中云：“此璧虽破而无大缺，况如斯之大璧琉璃，倘若完整，真稀世之瑰宝也。”他的敏睿识断，令人叹服。在这种研究工作之中，徐先生勤于耕耘，所获心得，常“挥汗记之”；甚至连病休（患肺炎）时也不肯辍笔。其自奋精神，可见一斑。
对于砚台，他极少在砚上刻铭题跋，可能出于谦虚，亦可能出于对文物的爱护。大多刻在他制作的砚盒上，或书写在自制的砚垫上，文辞多的话要另书一纸，折好放在盒内。题铭的内容包括收藏经历、铭者小传、入藏时间及其他内容。对于一些名品，则另书长卷或条幅，如明顾从义摹刻石鼓文石砚的题记书写长卷，作释文、抄著录，不一而足。每一篇铭记，都是研究成果，均有一定的学术价值。今天看来，他做的这项工作，实际就是研究工作，称徐先生为古物研究者，并非过誉。
徐先生在搜集相关资料的过程中，也是下了一番精力的。他搜集了许多与文物相关的资料，如铭者、收藏者的墨迹、印章、墨、条幅、著作、有关著录、书籍，等等，将这些资料与文物放在一起，共装一匣。从学术角度讲，这些资料可以使研究者扩大视野，多方位地了解铭者或收藏者的情况，以便对文物进行全面的评估与鉴定。就在这部分称之为附件的参考资料中，有一大部分是不可低估的珍贵文物，有的比主体文物还要珍贵。如他得到明王宠款端砚后，又收入王宠草书卷作为附件。王宠（1494—1533），江苏苏州人，字履吉，号雅宜山人，善书画，以书见长，尤善草书，因只活了40岁，传世遗物较少。上述草书卷婉丽遒逸，堪称佳作，经专家鉴定，确认为王宠不可多得之佳作。又如清黄易端砚，其附件是黄易绘《得碑十二图册》。黄易一生为抢救散佚的古碑刻及拓本、丰富我国金石宝库，贡献良多。《得碑十二图册》，一事一图一记，记录了黄易自乾隆四十年至五十八年（1775—1793）十余年间在山东、河北等地寻得碑刻、拓本的经过，翁方纲作序，每图并作诗跋，图文并茂，诗文俱佳。仅此上述两件附件，就难以估计其历史、艺术乃至经济价值。附件中还有一些重要的著作、著录。如明王穉登款澄泥砚附件有旧版《王穉登全集》；宋谢文节款桥亭卜卦歙砚，附有明嘉靖版《谢侍郎传》、清版查礼辑《卜砚集》，又因此砚在天津清代文化史上占有一定地位，天津史志上均有记载，故又将有著录的《天津县志》等书籍亦收在其内；著名的明顾从义摹刻石鼓文石砚的附件有郭沫若著《石鼓文研究》、流传海外的三种宋拓本的影印本。这些资料极大地充实了文物流传经历及科学性证明资料，同时也为后来的研究工作者提供了方便。
在研究过程中，他注意结合管理工作，如把款识相同的砚，或形式相同的砚尽量放在一起。如清代林佶铭款的两件砚，一长方形，一椭圆形，尽管形状不同，但为同一人铭款，放在一匣内，便于观察对照铭款。形状相同、铭款不同，亦放在一起，如舟形端砚，一为清陈兆仑款，一为清杨谦款，均为清代艺术家，两方舟形砚称之为双小舟端砚。清双凌云端砚，两件均为竹节形，均有“凌云”二字铭，一有明末曹学佺铭跋，一有清余甸铭跋，两件入藏时间相隔两年，放在一起称为双凌云砚。尤其使人感兴趣的是将明代王穉登及明马湘兰款的砚放在一起。王穉登（1534—1612），明代著名书法家；马湘兰（1548—1604），明代金陵名妓，能诗善画，以善画竹闻名，因慕王穉登之名，与王友善，王的诗集中亦有与马的唱和之作。二人情谊笃深，马湘兰欲委身于王，王未允，她在王穉登70岁寿辰时，置酒为寿，归而病，郁郁而终。徐先生将二人之砚合椟保存，成其好事，慰藉马湘兰之芳魂，说来亦算艺林之中一段趣话。
从上述这些附件及归类方法，可以看出徐先生的研究工作不囿于一件一事，而是广开思路，引经据典，旁征博引，既有宏观，又有微观，在出土物不多、对照品匮乏的时代，其方法和思路是值得推崇的。
