杜牧看到唐帝國的種種內憂外患，政治上想有一番作為。他讀書注意“治亂興亡之跡，財賦兵甲之事，地形之險易遠近，古人之長短得失”（《上李中丞書》）。善於論兵，作《願十六衛》、《罪言》、《戰論》、《守論》，又注《孫子》。任地方官時也給人民做了一些好事 他的某些作品表現了一定的愛國憂民的思想感情。文宗太和元年朝廷派兵鎮壓滄州抗命的藩鎮，他寫了《感懷詩》，慨歎安史之亂以來藩鎮割據、急征厚斂造成的民生憔悴，很想為國家作一點事。《郡齋獨酌》一詩更直接表示了自己的理想和抱負：“豈為妻子計，未去山林藏?平生五色線，願補舜衣裳。弦歌教燕趙，蘭芷浴河湟。腥膻一掃灑，凶狠皆攘。生人但眠食，壽域富農桑。”又如《河湟》一詩：元載相公曾借箸，憲宗皇帝亦留神。旋見衣冠就東市，忽遺弓劍不西巡。牧羊驅馬雖戎服，自發丹心盡漢臣。惟有涼州歌舞曲，流傳天下樂閑人。 詩人通過河湟無力收複的事件，對朝政的昏亂和國勢的衰微，表示無限的憂憤。這個時候，朝廷裏連元載這樣曾經想到收複河湟的人也沒有了。盡管河湟的人民還在戎服下麵懷著係念祖國的丹心，但是，舉國上下卻以麻木不仁、醉生夢死的態度來聽取從河湟涼州傳來的歌舞。他的《華清宮詩》：“雨露偏金穴，幹坤入醉鄉”，也和這詩後兩句具有同樣沉痛的心情。《早雁》一詩則用比興的手法，以雁象征邊地人民：金河秋半虜弦開，雲外驚飛四散哀。仙掌月明孤影過，長門燈暗數聲來。須知胡騎紛紛在，豈逐春風一一回？莫厭瀟湘少人處，水多菰米岸莓苔。
驚飛四散的哀鴻，象征在回紇侵略蹂躪下逃回祖國的邊地人民。詩中既表現了對難民的體貼同情，也暗示統治者對他們的漠不關心，“仙掌”、“長門”，並非泛泛的修詞設色，“豈逐春風”也不僅僅是寫鴻雁秋來春返的自然現象。這兩首詩的思想內容和現實背景，和白居易《縛戎人》、《西涼伎》是相近的，但他用的是近體，寫得更簡練渾括。
他的詠史詩也很著名。有的詩是借曆史題材諷刺統治者的驕奢荒淫。如《過華清宮三絕句》中的兩首：
長安回望繡成堆，山頂千門次第開。一騎紅塵妃子笑，無人知是荔枝來。
新豐綠樹起黃埃，數騎漁陽探使回。霓裳一曲千峰上，舞破中原始下來。
詩裏通過人們所熟知的唐明皇楊貴妃的故事，含蓄而有力地諷刺了晚唐帝王們的荒淫享樂。其創作意圖和他不滿“寶曆大起宮室、廣聲色”而作《阿房宮賦》是完全一致的。他另一些詠史作品，則帶有較為明顯的史論特色。如《赤壁》詩：“東風不與周郎便，銅雀春深鎖二喬。”《烏江亭》詩：“江東子弟多才俊，卷土重來未可知。”都是對曆史上興亡成敗的關鍵問題發表獨創的議論。他這種論史絕句的形式，後來頗為許多文人所仿效。
杜牧的抒情寫景的七言絕句，藝術上有很高的成就。例如：千裏鶯啼綠映紅，水村山郭酒旗風。南朝四百八十寺，多少樓台煙雨中。
——《江南春》
煙籠寒水月籠沙，夜泊秦淮近酒家。商女不知亡國恨，隔江猶唱後庭花。
——《泊秦淮》
遠上寒山石徑斜，白雲深處有人家。停車坐愛楓林晚，霜葉紅於二月花。
——《山行》
這些詩詞采清麗，畫麵鮮明，風調悠揚，可以看出他才氣的俊爽與思致的活潑。前兩首在寫景中還流露出對時事的憂傷。但他的詩中也有一些思想感情很不健康的作品，有的詩帶有濃厚的個人潦倒失意的感傷情調，缺乏理想的光彩。而《遣懷》、《贈別》、《歎花》等詩，更是專寫征歌狎妓的頹放糜爛生活。飲酒狎妓是唐代文人中流行的風氣，杜牧的這類詩更為後代無行的文人們所稱道。這些作品無疑是他詩中的糟粕。 杜牧作詩是比較重視思想內容的。他認為文章應“以意為主，以氣為輔，以辭采章句為兵衛”（《 答莊充書》）他很推崇李杜，說“李杜泛浩浩”，“杜詩韓筆愁來讀，似倩麻姑癢處搔”。他的《李賀歌詩集序》一方麵肯定李賀歌詩是“騷之苗裔”，同時也指出他缺乏《離騷》那種“言及君臣理亂”，“有以激發人意”的思理。他說自己的創作是 “苦心為詩，本求高絕，不務奇麗，不涉習俗，不今不古，處於中間”（《獻詩啟》）。這些話，可以看出他在詩歌理論上的主張和創作上的積極追求。但在創作實踐上，他那些以華麗詞藻寫頹放享樂生活的詩，顯然和“不務奇麗，不涉習俗”的主張是自相矛盾的。