Более подробно Е. Д. Поливанов изучал процессы изменений в фонологических системах. Здесь он различал постепенные эволюционные изменения, не влияющие на изменение фонологической системы, и «мутационные», неизбежно дискретные изменения, при которых меняется система фонем (ср. формулировку В. Брёндаля о выделении дискретных, мутационных изменений как свойстве новой лингвистики XX в.). «Мутационные» изменения могут быть результатом как быстрых скачков в результате смены социального субстрата, так и длительного накопления эволюционных изменений, связанных с «ленью» говорящих. Наиболее существенны изменения в системе, при которых меняется число элементов системы. К ним относятся конвергенции, когда несколько фонем объединяются в одну, и дивергенции, когда фонема расщепляется на две или более. Конвергенционные и дивергенционные сдвиги всегда имеют характер скачка: некоторое поколение говорящих перестает осознавать некоторое различие или наоборот, начинает его ощущать; никаких промежуточных ступеней здесь быть не может. Конвергенции и дивергенции Е. Д. Поливанов стремился изучать не как изолированные процессы в духе традиционной исторической лингвистики, а как связанные между собой системные изменения. Конвергенция некоторых фонем может создать условия для дивергенции других фонем и наоборот. Впервые в мировой науке на материале японского и некоторых других языков ученый рассмотрел процессы цепочечных изменений в фонологических системах, при которых следствие одного изменения становится причиной другого; впоследствии подобные исследования проводили на разнообразном материале другие лингвисты; в частности, фонологи Московской школы выявили, как в истории русского языка падение редуцированных гласных повлияло на другие изменения фонологической системы.
Е. Д. Поливанов стремился создать общую теорию языкового развития, которую называл лингвистической историологией. В ней он старался совместить идеи крупного русского историка Н. И. Кареева (от него шел сам термин «историология») с положениями диалектического материализма (в частности, процесс мутационных изменений в результате накопления экономии трудовой энергии трактовался как пример перехода количества в качество). Однако цельную теорию ученый создать не успел, выдвинув лишь ряд общих принципов и разработав ее фрагмент — теорию фонологических конвергенций и дивергенций.
Общественная ситуация в СССР ставила вопрос о языковом планировании и сознательном вмешательстве в развитие многих языков; такое вмешательство в меньшей степени относилось к русскому языку, уже обладавшему развитой и всеобъемлющей языковой нормой. Однако многие другие языки были развиты значительно меньше, часто не обладая разработанной нормой или даже письменностью. В 20—30-е гг. в СССР развернулась интенсивная работа по разработке литературных норм и алфавитов, получившая название языкового строительства, в ней приняли участие многие видные советские лингвисты, в том числе и Е. Д. Поливанов. Как и другие участники языкового строительства, он вслед за своим учителем И. А. Бодуэном де Куртенэ был горячим сторонником равноправия больших и малых языков, возможности для каждого гражданина пользоваться всегда, когда он считает это нужным, своим родным языком. Однако было очевидно, что языки страны находятся на разном уровне развития и необходимо сознательное форсирование развития ряда языков.
Как выше уже упоминалось, по вопросу о сознательности и бессознательности языкового развития существовали разные точки зрения. На одном полюсе находились ученые вроде Ф. Де Соссюра, считавшие изменения в языке целиком бессознательными, на другом полюсе — некоторые деятели языкового строительства и еще в большей степени непрофессионалы вроде марристов, допускавшие любые сознательные изменения в языке. Позиция Е. Д. Поливанова, как и И. А. Бодуэна де Куртенэ и пражцев, была здесь наиболее разумной и реалистичной.
С одной стороны, Е. Д. Поливанов отмечал «бессознательный, помимо вольный характер внесения языковых новшеств»; «языковые новшества не только помимовольны, но и незаметны для тех, кто фактически осуществляет их». Есть исключения вроде «потайных жаргонов» у «людей темных профессий», сознательно изменяющих язык, чтобы он был непонятен для непосвященных. Но эта сознательность — не общее правило. В ответ на попытки изменять языки административным путем Е. Д. Поливанов в книге «За марксистское языкознание» замечал: «Для того чтобы в языке произошло то или иное фонетическое… или морфологическое… изменение, совершенно недостаточно декретировать это изменение, т. е. опубликовать соответствующий декрет или циркуляр. Можно, наоборот, даже утверждать, что если бы подобные декреты или циркуляры даже и опубликовывались бы… ни один из них не имел бы буквально никакого результата… и именно потому, что родной язык выучивается (в основных своих элементах) в том возрасте, для которого не существует декретов и циркуляров».