熊十力立志学术虽晚，但由于少年好读，学术基础扎实，乃得以大器晚成。1920年夏，他进入南京欧阳竟无主持的支那内学院拜师学佛，研修唯识论。欧阳竞无是中国现代最有名的佛学大师，被称为中国佛学的正宗。熊十力得欧阳竞无指导，加上日夜穷探苦索，读尽了内学院的藏经，并撰成《唯识学概论》，令欧阳大师对之刮目相看。他被从开始所在的“大众部”安排到“上座部”，有了中国佛学界高人之誉。欧阳竞无大师开始指导他系统地研究佛学的不朽巨着——《成唯识论学记》，他也被学术界认为可能是欧阳大师衣钵传人。但这时熊十力却又经历了他人生的一大转折。经过对佛学的研究，他认为他对佛学“有所不能同”，认为为人立国之道须以儒学为主体，由佛入儒，并融会儒佛。于是他开始写作《新唯识论》（初名《境论》），批判唯识。这时恰好蔡元培南下内学院，看见熊十力《境论》稿，大为惊叹，称熊氏乃二千年来以哲学家之立场阐扬佛学最精深之第一人，并即决定约熊为北大讲师。熊十力认为在内学院已学不到什么，便辞师而去。

1922年熊十力到北大接替梁漱溟讲唯识论。梁本极力推荐熊，但一看熊到北大即讲新唯识论，驳斥欧阳大师的观点，梁漱溟一面十分佩服，一面后悔莫及，以为熊氏唯识非正宗。不过虽然梁、熊学术观点不同，却能成为终生挚友，此又可称为一段士林佳话。不仅与梁漱溟是如此，熊十力与黄季刚、马叙伦、胡适之、张东苏、张申府、汤用彤、蒙文通、张君劢、冯友兰、金岳霖、朱光潜、钱穆、贺麟等人，也都时相过从，切磋学问，尤其是与林宰平曾在一段时间里交往甚密。以他自己的话说：“无有睽违三日不相晤者。每晤，宰平辄诘难横生，余亦纵横酬对，时或啸声出户外。漱溟则默然寡言，间解纷难，片言扼要。余尝衡论古今述作得失之判，确乎其严，宰平戏谓曰：‘老熊眼在天上。’余亦戏曰：‘我有法眼，一切如昼。’”更有趣的是熊十力与同乡人废名（即冯文炳，文学家）的交往。据他自己回忆说，两人一相遇，必是唇枪舌剑，各不相让，始则面红耳赤，大叫大嚷，继则扭成一团、拳脚相加，最后是不欢而散，然而过一二日再聚时，则又谈笑风生，和好如初。这种诘难攻讦的论学方式，使熊氏得益匪浅，他的许多论点就是在这种辩难中产生和完善的。

熊十力自1922年到北大，1954年退休，其间除到武汉大学、中央大学、浙江大学等任课外，主要时间在北大哲学系任教，曾经六进六出北大，可谓是北大不折不扣的“老”大师。

熊十力的主要学问是哲学，具体的讲是佛学和儒学。20世纪20年代熊十力尽管否定了唯识论，由佛转儒，但他并没有放弃佛学的研究。如1926年出版的《因明大疏删注》和1937年出版的《佛学名相通释》都被行家视为佛学的权威着作，对佛学的贡献极大。熊十力最有影响的着作是1932年10月出版的文言本《新唯识论》。这是熊十力倾十余年之功而写成的反映其哲学思想的巨着，被当时学术界称为“近年来的一部奇书”。该书一反唯识论“佛学本旨”，以体用不二为总纲，“完成自己独立的形貌”，创立了当代唯心论新儒学。着名学者马一浮对此书推许备至，他在为该书写的序言中称此书“将以昭宣本迹，统贯天人，囊括古今，平章华梵”，“可谓深于知化，长于语变”。又过了12年后，1944年3月，熊十力出版《新唯识论》白话本。这不仅仅是文言向白话的转变，更是熊十力哲学思想体系的进一步完善和成熟，并由此完成了他新儒家哲学体系的构建。他自称：“《新论》的文言本犹融《易》以入佛，至语体本，则宗主在《易》。”另外，他的主要着作还有《原儒》、《体用论》、《明心篇》、《乾坤衍》等。其学说影响之深远，在哲学界自成一体。时至今日，“熊学”研究者仍遍及海内外。