Н. Трубецкой подчеркивал различие между звуком, фонетической единицей, и фонемой: «Любой произносимый и воспринимаемый в акте речи звук содержит, помимо фонологически существенных, еще и много других фонетически несущественных признаков. Следовательно, ни один звук не может рассматриваться просто как фонема. Поскольку каждый такой звук содержит, кроме прочих признаков, также и фонологически существенные признаки определенной фонемы, его можно рассматривать как реализацию этой фонемы. Фонемы реализуются в звуках речи». И далее: «Все эти различные звуки, в которых реализуется одна и та же фонема, мы называем вариантами (или фонетическими вариантами) одной фонемы». То есть в языке есть только инварианты — фонемы, реализуемые в речи в виде своих вариантов.
На основе указанных теоретических положений Н. Трубецкой подробно рассматривал критерии выделения фонем как в парадигматике (различение фонемы от фонетического варианта), так и в синтагматике (различение фонемы от сочетания фонем). Парадигматические критерии сводятся к возможностям употребления тех или иных звуков в том или ином окружении. Если два звука встречаются в одинаковых окружениях, никогда при этом не меняя значения слова, то это два варианта одной фонемы; если два звука, имеющие некоторое фонетическое сходство, никогда не встречаются в одинаковом окружении, то это также два варианта одной фонемы, если же два звука различают значение слов в одном и том же окружении, то они относятся к разным фонемам. Наиболее очевидное доказательство фонемных различий — так называемые минимальные пары типа
Рассматривая фонологическую систему языка в целом, Н. Трубецкой обращал особое внимание на классификацию оппозиций, поскольку «в фонологии основная роль принадлежит не фонемам, а смыслоразличительным оппозициям. Любая фонема обладает определенным фонологическим содержанием лишь постольку, поскольку система фонологических оппозиций обнаруживает определенный порядок или структуру». В то же время для него, как и для всех пражцев, фонема вовсе не была лишенным собственных свойств пунктом пересечения сетки отношений, как это было для глоссематиков. Постоянно подчеркивается существование собственных различительных признаков у фонем, в парадигматические критерии выделения фонем включается требование звукового сходства, а синтагматические критерии отграничения фонем от фонемных сочетаний почти целиком основаны у Н. Трубецкого на фонетических признаках.
В книге дается разработанная классификация оппозиций разных типов. Выделяются оппозиции одномерные (свойственные только данной паре единиц) и многомерные (включающие более двух единиц), пропорциональные (однотипные противопоставления имеют место для нескольких пар) и изолированные (данное противопоставление более нигде не встречается) и др. Наиболее важно противопоставление привативных, ступенчатых (градуальных) и равнозначных (эквиполентных) оппозиций. Привативны оппозиции, один член которых характеризуется наличием, а другой — отсутствием признака, например, «звонкий — незвонкий», «назализованный — неназализованный», «лабиализованный — нелабиализованный» и т. д. Член оппозиции, который характеризуется наличием признака, называется «маркированным», а член оппозиции, у которого признак отсутствует, — «немаркированным». Градуальные оппозиции характеризуются тем, что их члены противопоставлены разной степенью одного признака, например, разными ступенями высоты тона. Наконец, в эквиполентных оппозициях оба члена логически равноправны; таковы, например, оппозиции между согласными разного места образования. Все типы оппозиций иллюстрируются фонологическими примерами, однако нетрудно видеть, что в их содержании нет ничего специфически фонологического. Понятия привативных, градуальных и эквиполентных оппозиций, термины «маркированный член», «немаркированный член» и др. после книги Н. Трубецкого широко используются в самых разных областях лингвистики: в фонологии, грамматике, семантике и т. д.