全诗大体分两层笔墨。前八句，着重在描写南涧时所见景物。时方深秋，诗人独自来到南涧游览。涧中寂寞，仿佛秋天的肃杀之气独聚于此。虽日当正午，而秋风阵阵，林影稀疏，仍给人以萧瑟之感。诗人初到时若有所得，忘却了疲劳。但忽闻失侣之禽鸣于幽谷，眼见涧中水藻在波面上荡漾，却引起了无穷联想。诗的后八句，便着重抒写诗人由联想而产生的感慨。诗人自述迁谪离京以来，神情恍惚，怀人不见而有泪空垂。人孤则易为感伤，政治上一失意，便动辄得咎。如今处境索寞，竟成何事？于此徘徊，亦只自知。以后谁再迁谪来此，也许会理解这种心情。诗人因参加王叔文政治集团而遭受贬谪，使他感到忧伤愤懑，而南涧之游，本是解人烦闷的乐事，然所见景物，却又偏偏勾引起他的苦闷和烦恼。所以苏轼认为“柳子厚南迁后诗，清劲纡徐，大率类此”（《东坡题跋》卷二《书柳子厚南涧诗》）。这是道出了柳宗元贬后所作诗歌在思想内容方面的基本特色的。
清人何焯在所著《义门读书记》中，也曾对此诗作过较好的分析。他说：“‘秋气集南涧’，万感俱集，忽不自禁。发端有力。‘羁禽响幽谷’一联，似缘上‘风’字，直书即目，其实乃兴中之比也。羁禽哀鸣者，友声不可求，而断迁乔之望也，起下‘怀人’句。寒藻独舞者，潜鱼不能依，而乖得性之乐也，起下‘去国’句。”他这种看法，既注意到了诗人在诗歌中所反映的思想情绪，又注意到了这种思想情绪在诗歌结构安排上的内在联系，是符合作品本身的实际的。“秋气集南涧”一句，虽是写景，点出时令，一个“集”字便用得颇有深意。悲凉萧瑟的“秋气”怎么能独聚于南涧呢？这自然是诗人主观的感受，在这样的时令和气氛中，诗人“独游”到此，自然会“万感俱集”，不可抑止。他满腔忧郁的情怀，便一齐从这里开始倾泻出来。诗人由“秋气”进而写到秋风萧瑟，林影参差，引出“羁禽响幽谷”一联。诗人描绘山鸟惊飞独往，秋萍飘浮不定，不正使人仿佛看到诗人在溪涧深处踯躅徬徨、凄婉哀伤的身影吗？这“羁禽”二句，虽然是直书见闻，“其实乃兴中之比”，开下文着重抒写感慨的张本。诗人以“羁禽”在“幽谷”中哀鸣，欲求友声而不可得，比之为对重返朝廷之无望，因而使他要“怀人泪空垂”了。这诗写得平淡简朴，而细细体会，蕴味深长，“平淡有思致”。苏轼称赞此诗“妙绝古今”，“熟视有奇趣”，道出了它的艺术特色。
日有所思，夜有所梦。醒时萦绕心头情事，由于压抑往往变得更为强烈，便借梦境或幻觉来表现，这就是所谓潜意识。《牡丹亭》的“惊梦”，杜甫的《梦李白》，都是此种潜意识作用，文学上屡有反映。
此诗的前两句描写梦中之境，情调欢乐、兴致浓烈；后两句描写梦醒之后的情景，笔锋转折、怅然若失。此诗语意简洁，主要特点是布置得法，情味调度，以虚实结合的写作手法衬托出两人的深厚情谊。
“梦君同绕曲江头，也向慈恩院院李”两句写入梦。元稹与白居易中进士后又同于贞元十九年（公元803年）制举“拔萃”登科。按唐朝惯例，进士录取放榜，皇帝即在曲江赐宴，然后登慈恩寺大雁塔题名留念。曲江、慈恩寺向为长安名胜，平时更少不了骚人宴饮，墨客流连。元稹和白居易也曾有多次李寺。此诗先把往昔经历的画面剪辑成梦。慈恩寺为高宗李治纪念生母长孙皇后所建，有十三院落。“院院”不仅加强“景深”，也深化了偕李情趣。此是虚景，虚中有实。
“亭吏呼人排去马，忽惊身在古梁州”两句写出梦。伴随亭吏的吆喝，画面从慈恩寺梦中情景，转为梁州驿亭醒时惊觉。此是实境，实中有虚，前后相映成趣。“排去马”为此诗艺术构思关键，上承“院院李”盎然李兴，下承惊醒时索寞意绪，先让时间交迭产生错觉，又把空间拉开扩大距离。此种“大跨度”“大写意”结构方法，具有跌宕对比的强烈艺术效果。
此诗平平叙事，无惊人之笔，委婉情致全蕴蓄记叙中，体现唐诗“本色”特点。元稹“忽惊身在古梁州”，也同样表现了浑融真醇情性与蕴藉无尽风流。
