Одна из многих проблем, которые интересовали Николая Сергеевича Трубецкого, — проблема языковых контактов. Он первым выдвинул концепцию языковых союзов — объединений языков, сходных не по происхождению, а по свойствам, приобретённым благодаря длительным контактам.
До Трубецкого специалисты выделяли два типа сходства языков: генетическое, связанное с принадлежностью языков к одной семье, и типологическое, когда сходство строя языков не обусловлено какими-либо историческими отношениями между ними. Учёный выделил третью возможную причину, контакты. При этом общие черты могут приобретать и неродственные, и ранее разошедшиеся родственные языки; в последнем случае говорят о вторичном схождении языков.
Несколько языков, находящихся в контакте, могут приобрести сходство не только в лексике, но — что важнее — в фонетике и грамматике. Именно в таких случаях Н. С. Трубецкой говорил о языковом союзе: «Соседние языки, даже не будучи родственны друг с другом, как бы „заражают друг друга" и в результате получают ряд общих особенностей в звуковой и грамматической структуре. Количество таких общих черт зависит от продолжительности географического соприкосновения данных языков».
Языки, образующие союз, могут иметь немало общего, но это сходство отличается от сходства, обусловленного родством. В языках, входящих в союз, особенно много общего в лексике, связанной с культурой в широком смысле этого слова, включая бытовую и хозяйственную У контактирующих между собой народов часто похожи жилища, одежда, домашняя утварь, сельское хозяйство и ремёсла, а также предания, песни и танцы. А благодаря этому появляется много общих слов, обозначающих всё связанное с этими сферами жизни. В то же время есть пласт лексики, который язык сохраняет неизменным; это так называемая базовая лексика: названия частей тела, числительные первого десятка, местоимения и др. Базовая лексика устойчива к заимствованиям. У языков, входящих в союз, она либо совсем различна, если языки не родственны, либо сходна лишь частично, если они отдалённо родственны и сошлись вторично.
Н. С. Трубецкой выделил несколько языковых союзов. Один из них — балканский, в который входят румынский, болгарский, албанский и современный греческий языки (но не древнегреческий, который был живым языком, когда балканского союза ещё не было). Учёный отмечал, что болгарский язык можно одновременно рассматривать как славянский с точки зрения вхождения в семью родственных языков и как балканский с точки зрения вхождения в союз. Все перечисленные языки балканского союза индоевропейские и отдалённо родственны между собой. Однако соответствующие группы — романская (например, румынский язык), славянская (болгарский), иллирийская (албанский) и греческая — разошлись между собой очень давно. Начиная с I тыс. н. э. эти народы находились в длительном контакте. Как следствие образовался союз, и в языках появились черты, которых нет в других языках соответствующих групп, например в русском или французском. Одна из ярких черт балканского союза — определённый артикль, образовавшийся из указательных местоимений. В отличие от артикля в германских и других романских языках он стоит всегда после существительного (в орфографии его принято писать слитно), а неопределённого артикля нет. У болгарского революционера Димитра Благоева было прозвище Дядото (Дедушка), в артикле -то легко опознать единицу языка, по происхождению соответствующую русским местоимениям тот, та, то.
Другой, более обширный и одновременно менее ясный по своим признакам союз, выделенный Н. С. Трубецким, — евразийский. Он включает восточнославянские языки, с одной стороны, и алтайские и финно-угорские — с другой. Восточные славяне, в первую очередь русские, в отличие от других славянских народов тесно общались с тюрками, монголами, некоторыми финскими народами, что отразилось и на языке. По мнению Трубецкого, языки народов, проживающих на обширных степных и лесостепных территориях от Карпат до Тихого океана, имеют много общего, поскольку культуры этих народов взаимосвязаны. Одна из таких черт — оформление грамматических конструкций со значением обладания. В большинстве европейских языков они образуются с помощью глагола со значением 'иметь': to have в английском, haben в немецком, avoir во французском и т. д. По-русски можно сказать Я имею книгу, но это слишком искусственно. Обычно пользуются глаголом со значением 'быть': У меня есть книга. Но оказывается, что такая конструкция свойственна многим языкам Северной Евразии, от русского до японского, где соответствующая фраза дословно будет выглядеть так Мне книга есть. Вопрос о существовании евразийского союза всё же остаётся спорным. Сходство многих языков этого ареала может быть связано и с общим происхождением (гипотезу о существовании алтайской семьи языков уже можно считать почти доказанной). Однако несомненное сходство русского языка с алтайскими всё-таки не настолько велико, чтобы можно было с уверенностью говорить о союзе. Типологическое сходство языков не связано с общностью культур, а генетическое сходство иногда восходит ко времени, от которого культурная общность соответствующих народов почти не сохранилась. Вхождение же в языковой союз всегда основано на сходстве культур. И если их носители потеряли связь друг с другом, языковой союз перестаёт существовать, чего не может случиться с языковой семьёй.
Трудно перечислить все лингвистические проблемы, которыми занимался Николай Сергеевич Трубецкой. Живя за границей, публикуя свои труды в основном на немецком и французском языках, учёный всегда относил себя к русской науке. Благодаря Трубецкому и Якобсону многие идеи и концепции отечественных учёных дореволюционного и советского времени вошли в мировую науку.