孟兆禎虛心向前輩請教，得知明代的《園冶》《長物志》和清代的《閑情偶寄》是中國園林的三部經典著作。在這三部典籍中，唯有計成撰寫的《園冶》專門論述園林，被日本學者推崇為“世界最古造園學名著”。瞭解這些信息後，孟兆禎著手研究《園冶》。
《園冶》用駢文寫作，文辭古奧，園林學家陳從周先生稱其“令人生畏，夙稱難解”。大多數現代學者難以窺其堂奧，更無從運用。孟兆禎認為，理解《園冶》，既要從字面上疏通文意，更要將其與中國園林的實踐結合起來，以實踐總結理論，以理論驗證實踐。因此，他開始廣泛踏查北京、江蘇、浙江、四川、廣東等地的傳統園林，尋找這些案例與《園冶》理論的關係。青年孟兆禎精力充沛，遍覽中國大小園林。在這些踏查中，他逐漸發現，中國園林似乎有一套獨特的設計理法。
早在1964年，孟兆禎在自己撰寫的首篇論文中已涉及傳統園林設計理法問題，但尚不成體系，經過反復研究，時隔近50年，直到2012年他才完整地提出由“借景”發散的中國園林設計理法體系：“通過將中國的園林游歷一番後，可以明顯看到：作品雖然千變萬化，卻又有其萬變不離其宗和共同遵循的設計、創作序列。中國園林藝術從創作過程來看，設計序列有以下主要環節：明旨、相地、立意、布局、理微和餘韵。而‘借景’作為中心環節與每個環節都構成必然依賴關係。將以上序列進一步加以歸納，可以將園林藝術創作的過程分為兩個階段：景意和景象。前者屬於邏輯思維，而後者屬於形象思維。從邏輯思維到形象思維是一種從抽象到具象的飛躍，非一蹴而就，但終究是必須而且可行的。”這一體系的提出，使《園冶》的造園理論頓時透徹。該理法上承古代園林實踐，可闡釋中國古代園林的設計邏輯，下啟現代園林建設，可直接指導城市園林規劃設計，被學者譽為“解碼了中國園林的核心邏輯”。這不僅深化了對《園冶》的理解，也為中國園林的理論研究和實踐提供了新的思路和方法。
20世紀70年代末，孟兆禎前往承德避暑山莊調研，敏銳的他一眼就認定避暑山莊蘊含著豐富的園林藝術，是中國園林珍貴的遺存。他決心重新發掘和保護這座重要遺產。1981年春，他帶領學生赴避暑山莊進行系統性的課題研究。儘管避暑山莊的許多景點遺跡當時已破敗不堪，但孟兆禎總是充滿樂觀和熱情，他衝在最前，爬上爬下，踏查，測繪，畫圖，研究。在山裡沒有做飯的條件，他們就只吃饅頭，白天測繪完，晚上聚在一起討論研究進展和遇到的問題。最終，他們完成了避暑山莊5處山區園林遺址的測繪與復原，並製作了5座復原模型。這些成果不僅展示了孟兆禎卓越的學術能力，也展現了他作為導師帶領團隊攻關的能力。
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