20世纪30年代中期，胡焕庸连续发表了数篇有关中国人口地理的论文，开创了国人对人口地理学系统研究的先声。1935年，《地理学报》发表了他的扛鼎之作《中国之人口分布》，并在后面附有他呕心沥血地编制而成的中国第一张人口密度图。据他的学生、人文地理学家、中科院院士吴传均回忆：“当时中国的总人口估计有4.75亿，他（胡焕庸）以1点表示1万人，根据实际掌握的情况将4.75万个点子落在地图上，再以等值线画出人口密度图。”就是在这张通过多种途径获得的全国各区县人口数据并手绘而成的点子密布图上，胡焕庸沿着黑龙江瑷珲（即今天的黑河）向西南至云南腾冲画出一条约45度的直线，这条界线赫然揭示了中国自古以来人口分布的规律，中国96%的人口密布在总面积约占36%的东南土地上，而总面积64%的西北地区人口才占到4%。文中惊异地说：“其多寡之悬殊，有如此者！”这张人口密度图问世后，申报馆首先将其收入所出版的地图册中。抗战期间，胡先生的论文连同人口密度图又被翻译刊载在美国的《地理学评论》上，多年之后，这139条界线被美国学者称之为“胡焕庸线”。之后，其他国家也相继摘登该文之精要，受到国际同行的重视，《中国人口之分布》一举成为世界各国了解中国人口地理的必读之作。