Жильерон основатель лингвистической географии, автор метода картографирования диалектных явлений. Вместе с Э.Эдмоном, любителем-энтузиастом, который стал его ближайшим помощником, выпускал Лингвистический атлас Франции (Atlas linguistique de la France), в 19021909 вышло 35 томов (1920 карт), в 19141923 издавались дополнения к атласу. В этом труде отражены диалекты не только собственно Франции, но и всей франкофонной Европы. Жильерон занимался также этимологией. Был противником младограмматизма, дискутируя с младограмматиками, ссылался на явления народной этимологии, паронимии (звукового сближения слов со сходным значением) и т.д.