此诗通过皎皎明月抒发主人公的愁思。其主题有两种解读：一说塑造了一个久客异乡、愁思辗转、夜不能寐的游子形象；一说刻画了一个独守空闺、愁思难寐、徘徊辗转的闺中女子形象。全诗充分运用动作描写和心理描写，主人公丰富复杂的情感是通过人物的自我意识活动以及由意识而诱发的行动来表现的，具有文学的形象性，而且更把人物的心理和感情揉合在一起，富有抒情诗的特质。
按第一种说法，此诗为游子思乡之作。
游子的乡愁是由皎皎明月引起的。更深人静，那千里与共的明月，最易勾引起羁旅人的思绪。谢庄《月赋》曰：“隔千里兮共明月。”李白《静夜思》曰：“床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。”对于这首无名氏古诗中的主人公来说，同样是这种情绪。“明月何皎皎，照我罗床帏。”当他开始看到明月如此皎洁时，也许是兴奋的赞赏的。银色的清辉透过轻薄透光的罗帐，照着这位拥衾而卧的人。可是，夜已深沉，他辗转反侧，尚未入眠。
不是过于耀眼的月光打扰他的睡眠，而是“忧愁不能寐”。他怎么也睡不着，便索性“揽衣”而“起”，在室内“徘徊”起来。游子“看月”“失眠”“揽衣”“起床”“徘徊”这一连串的动作，说明他醒着的时间长，实在无法入睡；同时说明他心中忧愁很深。尤其是那起徘徊”的情态，深刻地揭示了他内心痛苦的剧烈。
诗写到这里，写出了“忧愁不能寐”的种种情状，接着写“忧愁”的原因。“客行虽云乐，不如早旋归。”这是全诗的关键语，画龙点睛，点明主题。这两句虽是直说缘由，但语有余意，耐人寻味。“客行”既有“乐”，为何又说“不如早旋归”呢？实际上他乡作客，何乐而言。正如汉乐府相如歌辞《饮马长城窟行》所说：“枯桑知天风，海水知天寒。入门各自媚，谁与相为言。”而异乡游子欲归不归的情状和他们所处的客观现实是密切联系着的。即如此诗的作者，大概是东汉时一个无名文人，在他那个时代，往往为营求功名而旅食京师，却又仕途阻滞，进退两难。这两句诗正刻划出他想归而不得归无可奈何的心情，是十分真切的。
作者点出这种欲归不得的处境后，下面四句又像开头四句那样，通过主人公的动作进一步表现他心灵最深层的痛苦。前面写到“揽衣起徘徊”，尚是在室内走走，但感到还是无法排遣心中的烦闷，于是他走出户外了。然而，“出户彷徨”，半夜三更，他像梦游似的，独自在月下彷徨，更有一阵孤独感袭上心头。“愁思当告谁？”正是这种“独”、这种“彷徨”的具体感受了。古乐府《悲歌》云：“悲歌可以当泣，远望可以当归。”于是诗人情不自禁地向千里之外的故乡云树引领而望，可是又不能获得“可以当归”的效果，反而引起了更大的失望。他实在受不了这种感情上的折磨了，他又回到室内去。从“出户”到“入房”，这一出一入，把游子心中翻腾的愁情推向顶点，以至再也禁不住“泪下沾裳衣”了。全诗共十句，除了“客行”二句外，所描写的都是极其具体的行动，而这些行动是一个紧接着一个，是一层深似一层，细致地刻画了游子欲归不得的心理状态，手法是很高明的。
按第二种说法，此诗抒发女子闺中望夫之慨。
闺中女子的愁思由明月引起。这里的“罗床帏”指闺房。夜深人静，孤寂难耐的时候，月光皎洁照耀着床帐。原本“忧愁不能寐”，月光的照临更勾起若许的情思，只好披衣而起，徘徊于闺室。开头两联，就形象生动地把一个辗转徘徊的孤闺女子亮相于明月清辉之中。“客行虽云乐，不如早旋归”，是女子心头对“客行”在外游子的劝说，有抱怨，也有期许。这一联是对全诗主题的揭示。但说归说，怨归怨，在此时此刻他不能听见，也不能回来。这满腹的愁思无人可以告诉。无可奈何，只好孤独地到院子里去流连彷徨，去对月倾诉。但月亮照我影，却难慰我情，抬头仰望愈久，而“忧愁”愈添，不得不回到房屋里去，止不住的泪水打湿了衣裳。这里诗人以泪写愁，以泪写苦，以泪写思念，“泪下沾裳衣”不但说泪多，而且把情感推向高峰。后两联如泣如诉，感人至深。