全诗紧扣题目，通篇只在“望”字上做文章。“望”字三见，诗意也推进了三层。一、二句从“望夫石”的传说入题，是第一层，“终日”即从早到晚，又含有日复一日时间久远之意。可见“望”者一往情深；“望夫”而“夫不归”，是女子化石的原因。“夫”字叠用形成句中顶针格，意转声连，便觉节奏舒缓，音韵悠扬。次句重在“苦相思”三字，正是“化为石，不回头”（王建《望夫石》），表现出女子对爱情的坚贞。三句“望来已是几千载”比“终日望夫”意思更进一层。望夫石守候山头，风雨不动，几千年如一日。—— 这大大突出了那痴恋的执着。“望夫”的题意至此似已淋漓尽致。殊不知在写“几千载”久望之后，末句突然出现“初望”二字。这出乎意外，又尽情入理。因为“初望”的心情最迫切，写久望只如初望，就有力地表现了相思之情的真挚和深切。这里“望”字第三次出现，把诗情引向新的高度。三、四句层次上有递进关系，但通过“已是”与“只似”虚词的呼应，又给人一气呵成之感。
这首诗是深含寓意的。刘禹锡在永贞革新运动失败后，政治上备遭打击和迫害，长流边州，思念京国的心情一直很迫切。此诗即借咏望夫石寄托这种情怀，诗意并不在题中。同期诗作有《历阳书事七十韵》，其中“望夫人化石，梦帝日环营”两句，就是此诗最好的注脚。纯用比体，深于寄意，是此诗写作上第一个特点。
此诗用意虽深，语言却朴质无华。“望”字一篇之中凡三致意，诗意在用字重复的过程中步步深化。
这种反复咏叹突出主题的手法，形象地再现了诗人思归之情，含蓄地表达了他坚贞不渝的志行，柳宗元《与浩初上人同看山寄京华亲故》：“若为化得身千亿，散作峰头望故乡”，与此诗有相同的寄意。但柳诗“望故乡”用意显而诗境刻意造奇；此诗不直接写“ 望故乡”之意，却通过写石人“望夫”，巧妙地传达出来，用意深而具有单纯明快之美。陈师道因而称赞它“语虽拙而意工”。这是此诗写作上又一特点。
这是一首登临怀古之作。首联“日落征途远，怅然临古城”，紧扣题目，直抒胸臆。日暮时分，四野幽暝，纵目远望，路途还很遥远，诗人在怅然间，登临苍凉的古城，心情更加寂寥。一开篇诗人就借眼前实景的描写，渲染了一种萧瑟凄寂的氛围。正所谓“樵童牧竖，并皆吟讽”。他同类题材创作，如《郢城怀古》：“客心悲暮序，登墉瞰平陆”；《登叶县故城谒沈诸梁庙》：“总辔临秋原，登城望寒日。”都类此。
中间三联由首联生发，写景抒情，寓情于景，情景交融，浑然一体。次联“颓墉寒雀集，荒堞晚乌惊”：衰败的城墙头，晚归的鸟雀、乌鸦聚集在一起悲鸣着，不时又阵阵惊起，“萧森灌木上，迢递孤烟生”。城下灌木丛的上空，升起袅袅炊烟。“霞景焕余照，露气澄晚清”：远处，高空的彩霞折射出夕阳的余照，原野的露气洗净了傍晚的昏暝，显得明媚一些。诗人内心的幽郁，似乎也得到一定的缓解。但一个“余”字，一个“晚”字，仍然抑郁着写景抒情的基调：“霞景”虽明艳，但毕竟是“余照”；“露气”虽清新，但毕竟是“晚清”。
经过中间三联写景抒情手法的精心铺垫，诗就自然地过渡到尾联的强烈抒情：“秋风转摇落，此志安可平！”意谓：肃杀的秋风固然可以使万物凋败，而我的心志岂能就此消失！结得极妙，呼应首联，如果说开始的“怅然临古城”，只是诗人淡淡的自我喟叹，抒发内心的惆怅落寞，那结束的“此志安可平”却是诗人对现实的强烈抗议。
此诗风格刚健，语言洗练，与魏征的《述怀》、虞世南的《结客少年场行》都是初唐诗坛不可多得的佳篇。
