柳宗元在哲學上發展了古代唯物主義元氣一元論，提出“龐昧革化，唯元氣存”的命題，認為“元氣”是物質的客觀存在，天地中充滿了元氣。元氣又包含陰陽兩個方面，陰陽二氣相互作用，形成宇宙和萬物。強調自己運動，“自動自休，自峙自流”(《非國語·山川震》)。運動的根源在于事物內部的“吁炎吹冷，交錯而動”(《天對》)，即陰陽二氣相互作用而成運動。這種把運動的原因看作“元氣”本身兩個對立面的“交錯”作用的觀點，是對以往唯物主義的發展。他反對天人感應的有神論，認為天與地是與草木瓜果一樣的自然物，不能賞善罰惡。國家興亡，全在人為，與天無關。“生植與災荒，皆天也；法制與悖亂，皆人也；二之而已，其事各行不相預”(《答劉禹錫天論書》)。他揭露有神論社會根源說：“古之所以言天者，蓋以愚蚩蚩者耳”(《斷刑論》)，指出天命論是為了欺騙愚昧的人，有力地打擊了當時流行的因果報應思想。

在社會歷史方面，柳宗元寫了《封建論》一文，《封建論》提出“勢”的概念，主張歷史是進化的，社會歷史的發展有其固有的客觀的必然趨勢。“封建制”的出現，“郡縣制”代替“封建制”，并非出于“天意”或帝王、圣人的意愿，而是社會發展的必然趨勢，即“非圣人之意也；勢也”。柳宗元從歷史進化的觀點來分析問題，在當時的歷史條件下是有其進步意義的。

柳宗元的唯物主義與無神論思想，也有不徹底之處，他并不反對佛教，認為佛教在某些方面“往往與《易》、《論語》合”，“不與孔子道異”。他對佛教的贊賞與信仰，說明他對佛教唯心主義的實質幾乎沒有認識。著有《柳河東集》，其中《天說》、《天對》、《答劉禹錫天論書》、《非國語》、《封建論》等是他的主要哲學著作。