19世纪中期，历史比较语言学发展到第二个阶段，最有代表性的人物是德国的施莱歇尔，其代表作是《印度日耳曼语系语言比较语法纲要》。初期的比较语言学者已经认识到历史上有亲属关系的语言的共同原始母语是一种不再存在的语言，到了中期，施莱歇尔则开始具体构拟这种原始母语的形式，并用星号来标示构拟的形式。他受到生物学物种分类的启发，为有亲属关系的语言的历史演变过程设计了一种树形谱系图，使语言之间的亲属关系以直观的形式呈现在人们的面前：原始印欧语好比是树木的树干，由此生出两支，一支是斯拉夫—日耳曼语支，一支是雅利安—希腊—意大利—凯尔特语支，由这些语支再分别生出日耳曼、立陶宛、斯拉夫、凯尔特、意大利、希腊、伊朗等语言。这个谱系树模式已为后人所采用，但只是为了大致了解语言的演变过程。这一理论的弱点是只考虑语言的分化，而没有考虑语言的统一和语言之间的相互影响，后来他的学生施密特用“波浪说”对此作了修正。
19世纪的最后25年是历史比较语言学的“'新语法学派”时期。这个学派的代表人物是奥斯特霍夫和布鲁克曼，他们在自己创办的刊物《形态学研究》上宣称语音演变规律不允许任何例外。他们在坚持这个原则时，还以语言材料为依据，借鉴生理学和心理学的研究成果，强调“类推”在语言演变中的作用。这个学派的代表著作有布鲁克曼和德尔布吕克合著的《印度日耳曼语比较语法纲要》和保罗的《语言史原理》。
19世纪，历史比较语言学家为语言学的发展做出了重要贡献。他们搜集了丰富的语言材料，进行了广泛深入的调查和比较，不仅提出了人类语言演变过程的假设，画出了世界语言的谱系，而且还创造出比较科学的研究方法，提出了有关语言起源、语言本质的新理论，为后来结构主义和描写语言学的产生和发展创造了有利条件。
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