Cũng như các phương ngữ khác trong vùng phương ngữ Trung Bộ, phương ngữ Thanh Hóa còn bảo lưu được nhiều yếu tố cổ của tiếng Việt[1].

Sau khi phân ly khỏi tiếng Việt-Mường cổ, tiếng Việt và tiếng Mường có nhiều thay đổi. Ví dụ vần âu trong tiếng Việt tương ứng với vần u trong tiếng Mường: bâu/bu, trâu/tlu, dâu/du, nâu/nu. Trong trường hợp nêu trên, phương âm Thanh Hóa lại giống với tiếng Mường, nói cách khác tiếng Thanh Hóa còn giữ được nhiều chứng tích của tiếng Việt-Mường cổ. Một trường hợp khác, tiếng Việt có nước, lưới, lưỡi, lửa … thì tiếng Mường có nác, lái, lãi, lả và tiếng Thanh Hóa là nác, lứi, lửi, lả. Ở Thanh Hóa có câu tục ngữ khôn ăn nác, dại ăn xác[39].

Nhiều nơi ở Thanh Hóa vẫn còn đọc ôi là un (chổi/chủn), ai đọc như an (vai/ban), ay đọc như ăn (cày/cằn), ây đọc như ân (cấy/cấn). Những cặp vần này từng vẫn được dùng trong tiếng Việt trung đại qua cách gieo vần trong thơ Nguyễn Trãi.[40]

Trong tiếng Mường, băn có nghĩa là bay trong tiếng Việt[29] và tại một số thổ ngữ ở Thanh Hóa, người ta vẫn nói chim băn (chim bay), đặc biệt là lớp người cao tuổi.

Một số đại từ nhân xưng trong phương ngữ Thanh Hóa rất gần với tiếng Mường: ún (em), cố (cụ), mậu (bà), dá (mình)… [36]

Sự gần gũi giữa phương ngữ Thanh Hóa của tiếng Việt với tiếng Mường cũng tùy thuộc vào tương quan địa lý. So sánh:

Roọc tiếng Mường là cánh đồng sâu, làng Đồng Pho nay thuộc xã Đông Hòa, huyện Đông Sơn, làng Phúc Ấm trước thuộc xã Đông Yên, huyện Đông Sơn, nay thuộc xã Đồng Tiến, huyện Triệu Sơn.

và:

Rọc Rầu = cánh đồng sâu tên Rầu ở gần cầu Lộc Xá, đều thuộc huyện Quảng Xương[41], là huyện ven biển, khá xa khu vực cư trú của người Mường ở Thanh Hóa.

Một số vùng ở Thanh Hóa sử dụng danh từ tẩng tương ứng với từ nôm cổ là đẳng (theo quy luật chuyển âm đ thành t)[39]. Đẳng (chữ Hán: 桌, Hán Việt: trác) là chiếc bàn vuông, thấp có thể dùng làm ghế ngồi, thành ngữ có câu: Trứng để đầu đẳng[39].

Các yếu tố cổ còn giữ lại trong phương ngữ Thanh Hóa như[34]:

• một số âm đầu đang trong quá trình xát hóa (tại một số thổ ngữ ở Thanh Hóa, đao chưa trở thành dao, bổng/bỗng chưa trở thành vũng, bưa chưa trở thành vừa). Diễn tiến này thể hiện rõ tại một số vùng, nơi người ta dùng cả hai từ (đã xát hóa và chưa xát hóa), như vừa bưa = vừa đủ/vừa đến: Cơm vừa bưa nước = Cơm được cho đủ nước, thậm chí dùng cả vừa bưa đủ;
• một số âm đầu đang trong quá trình xát hóa và hữu thanh hóa (cấu chưa trở thành gạo, nhà thốt chưa trở thành nhà dột, khót/khuốt chưa thành gọt);
• một số trường hợp âm cuối /n/ được giữ nguyên trong khi ở một số phương ngữ khác đã chuyển thành âm cuối /i/ (củn so với củi) hoặc đã mất âm cuối, trở thành âm tiết mở (nhẹn so với nhẹ)…
• ngược lại trong khi một số vần trong phương ngữ Bắc Bộ đã chuyển từ vần mở thì phương ngữ Thanh Hóa vẫn giữ vần đóng: tru so với trâu, bu so với bâu, su so với sâu.
• tổng hợp của các yếu tố trên, như đướn so với dưới, trốc cún so với đầu gối, khản so với gãi, rau chênh so với rau giền...
• một số phụ ẩm cổ như bl, tl, ml vẫn còn dấu vết như lanh/nhanh, ruồi lằng/nhặng, lúa lổ/lúa trổ…

Theo Đỗ Tiến Thắng, trong hiện tượng /v/ hay /V/ (một âm hai môi gần với /v/ ở nhiều thổ ngũ Mường (Mường Vang, Mường Sơri, Mường Rặc…) tương ứng với /m/ Việt thì: ở tiếng Mường, do tiếp xúc yếu với Hán mà vẫn lưu giữ /v/ của thời Proto Việt-Chứt, còn ở tiếng Việt toàn dân, do tiếp xúc mạnh với tiếng Hán mà số có tiền thân là /v/ bị đồng quy thành /w/để rồi lại thành /v/ (ví dụ: váy, vịt, vòi, voi...); số có tiền thân là /m/ (giống như Hán) bị xát hóa thành /v/ (ví dụ: mách/vách, mú/vú, mấu/vấu...) (diễn biến này tương tự quy luật phân đôi của "m" tiếng Hán thượng cổ). Trong khi đó, ở bộ phận tiếng Việt tiếp xúc với tiếng Hán ít hơn như phương ngữ Thanh Hóa, số có tiền thân là /m/ tiếp tục tồn tại cho đến tận ngày nay.[23]

Cũng theo Đỗ Tiến Thắng, sự tương ứng /k/ (đi kèm với /-w/) trong phương ngữ Thanh Hóa với /v/ trong tiếng Việt toàn dân cũng có cùng quy luật như sự tương ứng giữa tiếng Mường với tiếng Việt: khường quac = khuân vác, quac cui = vác củi, quái = quải("vãi"), quái mã = gieo mạ ("vãi mạ", "vản mạ"), thậm chí cùng quy luật với sự tương ứng giữa tiếng Khmer Campuchia với tiếng Việt: kpăs = vảy, kbên = quấn, vấn, bện, kvơ = vơ, kvich kvo = vẹo vọ, krolo = vò (nắm)...[23]