在《唐詩三百首》中，李商隱的詩作占廿二首，數量位列第四。據《新唐書》有《樊南甲集》二十卷，《樊南乙集》二十卷，《玉奚生詩》三卷，《賦》壹卷，《文》壹卷，部分作品已失傳。有《李義山詩集》。
李商隱的詩歌流傳下來的約600首，其中以直接方式觸及時政題材的占了相當比重。李商隱的詠史詩有很高的成就。它們絕不是“發思古之幽情”的無病呻吟，也不同於前人那些托古以述懷的詩篇，而是著眼於借鑒歷史的經驗教訓來指陳政事、譏評時世加以補充發揮，使詠史成為政治詩的壹種特殊形式。無題詩是李商隱獨具壹格的創造 。它們大多以男女愛情相思為題材，意境要眇，情思宛轉，辭藻精麗，聲調和美且能疏密相間，讀來令人回腸蕩氣。綜合來看，李商隱的文學成就，大致有以下幾類主題： 政治詠史詩
作為壹個關心政治的知識分子，李商隱寫了大量這方面的詩歌，留存下來的約有壹百首左右。其中《韓碑》、《行次西郊作壹百韻》、《隨師東》、《有感二首》等，是其中比較重要的作品。李商隱早期的政治詩指陳時局，語氣嚴厲悲憤，又含有自我期許的意味，很能反應他當時的心態。在關於政治和社會內容的詩歌中，借用歷史題材反映對當代社會的意見，是李商隱此類詩歌的壹個特色。《富平少侯》、《北齊二首》、《茂陵》等，就是其中的代表。
李商隱的詩歌創作，開始時醉心於李賀那種奇崛幽峭的風格和南朝清倩流麗的詩體，他有意加以仿效而寫了許多歌唱愛情的詩篇。但大和九年（835年）的“甘露之變”，使他目睹了朝官大量被殺、宦官擅權的血淋淋的黑暗政局，思想和創作都發生了轉變，寫下了不少批判黑暗現實的政治詩。 如表達了自己對時局的看法，憤怒聲討了宦官的罪行，稱頌了敢於反對宦官專權的將領，熱切盼望鏟除宦官、恢復皇帝的權力的《重有感》。又如有意效法杜甫《北征》的長篇政治詩《行次西郊壹百韻》。
李商隱的政治詩又多半以借古諷今的詠史詩出現。如《詠史》批判了統治者的荒淫、愚昧和無能。《隋宮二首》其壹，意在提醒晚唐統治者要接受前車之鑒。又如《馬嵬二首》其二，對唐玄宗為皇帝而弄得眾叛親離，連自己的寵妃也保不住的可悲結局進行了辛辣的諷刺和嘲弄。含蓄深沈，意在言外。《賈生》深寓作者對晚唐統治者佞佛信道以求長生，而不恤國事的諷刺和自身懷才不遇的感慨。又如《瑤池》借周穆王諷刺唐代皇帝們求仙，《隨師東》借古事影射朝廷東伐李同捷。
李商隱詠史詩的成功之處，在於註意構思的凝練、取材的精當，巧妙地將歷史與現實融合在壹起，或用假想之辭創作出帶有虛構色彩的場景，突破史實局限，更深刻地揭示諷刺對象的本質；或抓住具有典型意義的細節或微物，深入開掘，使之具有更高的概括性和典型性。與此同時，將自己的感情和議論自然地寓含在鮮明的形象之中，具有濃郁的抒情色彩和深長的情韻，達到寓意的深刻性與形象的鮮明性、情昧的雋永和諧統壹，增強了詠史詩的藝術表現力。
抒懷和詠物
李商隱壹生仕途坎坷，心中的抱負無法得到實現，於是就通過詩歌來排遣心中的郁悶和不安。《安定城樓》、《春日寄懷》、《樂遊原》、《杜工部蜀中離席》是流傳得較廣的幾首。值得註意的是，這類內容的作品中許多七言律詩被認為是杜甫詩風的重要繼承者。
愛情無題詩
李商隱的愛情詩在中國古典詩歌中獨具特色。其中壹部分表現他與妻子王氏的伉儷情深，代表作為《夜雨寄北》，此詩通過對巴山夜雨秋景的描寫，表現了詩人客居異鄉之寂寞和對妻子的深切思念之情。結婚不到12年，李商隱的妻子就死了。他的悼亡追憶之作，如《正月崇讓宅》、《悼傷後赴東蜀辟至散關遇雪》，無家而作有家之想，血淚寫成，令人不忍卒讀。
包括大多數無題詩在內的吟詠內心感情的作品是李商隱詩歌中最富有特色的部分，也獲得了後世最多的關註。《錦瑟》、《燕臺詩》、《碧城三首》、《重過聖女祠》等，保持了與無題詩類似的風格。而《柳枝五首》、《夜雨寄北》、《悼傷後赴東蜀辟至散關遇雪》等，則反映出李商隱感情詩另壹種風格的意境。
李商隱以無題為名的愛情詩，最為人所傳誦，但他的無題詩具有“朦朧”的特點，旨意隱秘。這些以無題為名的愛情詩，包括以《無題》為題的十五首，和以句首二字為題的“準無題”詩近三十首。這些詩有的有所寄托，但大部分屬於純粹的情詩。李商隱的“準無題”詩也寫得相當出色。如《錦瑟》此詩貌似詠物，實則詠懷。它隱去了平生所歷具體之事，以錦瑟起興，充分運用了比興、象征、典故等多種手法，將自己滿腔的憂傷、郁憤之情，形象而又婉曲地表達出來。
李商隱以無題詩著名。根據《李商隱詩歌集解》裏所收詩歌的統計，基本可以確認詩人寫作時即以《無題》命名的***有15首，另有5首在通行的詩集中經常被標為“無題”的（五律“幽人不倦賞”、七絕“長眉畫了”、“壽陽公主”、“待得郎來”、“戶外重陰”），經馮浩、紀昀等人考訂，認為多半是由於版本問題而產生的原題丟失情況，並非真正的無題詩。
有些研究者（如楊柳 ）認為李商隱詩集中部分有題目的詩也應該屬於無題詩壹類，理由是這些詩的題目往往是從詩的首句中取前幾字為題（如《昨日》、《日射》等），或者詩題與內容本身毫無聯系（如《為有》、《壹片》等）。但如果以這樣的標準來看，李商隱詩集中可以歸入無題詩的就有近百首之多。所以此說並沒有得到多數人的支持 。
馮浩在《玉溪生詩集箋註》總結了前人關於無題詩的箋註工作，從中可以看出諸家觀點之大不同：“自來解無題諸詩者，或謂其皆屬寓言，或謂其盡賦本事。各持偏見，互持莫決。余細讀全集，乃至實有寄托者多，直做艷情者少，夾在不分，令人迷亂耳。”
應酬唱和詩
在李商隱用於交際的詩作中，寫給令狐绹的幾首（《酬別令狐補闕》、《寄令狐郎中》、《酬令狐郎中見寄》、《寄令狐學士》、《夢令狐學士》、《令狐舍人說昨夜西掖玩月因戲贈》）特別引人註意，為解釋他與令狐绹的關系提供了直接的證據。李詩廣納前人所長，承杜甫七律的沈郁頓挫，融齊梁詩的華麗濃艷，學李賀詩的鬼異幻想，形成了他深情、纏綿、綺麗、精巧的風格。李詩還善於用典，借助恰當的歷史類比，使隱秘難言的意思得以表達。李商隱《東還》詩膾炙人口，賞讀該詩，可看出李商隱所表露歸去尋師學仙只是壹句托辭，所謂學道不過借此疏解自己內心不平與感嘆自己命運的不幸，更有面對朝政種種荒淫無道的憤慨以及對正壹步步走向衰敗的唐皇朝的哀嘆。
駢體文
李商隱的寫作，除詩歌以外的成就被論及得較少。事實上，他是晚唐時期最重要駢體文作家之壹。這種文體註重文辭的對偶，並使用大量典故，廣泛使用在唐代官方文件中。李商隱在令狐楚的培養下，成了壹位駢體文的專家，為許多官員代筆起草過奏折、書信等文書。《舊唐書·文苑傳》說李商隱“尤善為誄奠之辭”。由於當時章奏中使用的駢體文，要求詞藻華麗，又要表述準確，因此對於用典的要求很高。而擅長寫作駢體文的李商隱，養成了用典的習慣，因此被認為這是他的詩歌中喜歡用典的原因。
李商隱曾將其駢體文作品編訂為《樊南甲集》、《樊南乙集》各20卷***832篇，今已不存。根據《新唐書·藝文誌》、《宋史·藝文誌》的記載，李商隱的文集，除了自編兩集，還有另外壹些。但前述這些文集，都沒有流傳下來。
範文瀾在《中國通史簡編》中對李商隱的駢體文評價很高，認為只要《樊南文集》存留，唐代的駢體文就算全部遺失也不可惜。 李商隱的詩歌能在晚唐獨樹壹幟，在於他心靈善感，壹往情深，用很多作來表現晚唐士人傷感哀苦的情緒，以及他對愛情的執著，開創了詩歌的新風格、新境界。其詩構思新奇，風格秾麗，尤其是壹些愛情詩與無題詩寫得纏綿悱惻，為人傳誦。此外李商隱將含蓄、朦朧的表現手法運用到了極致，但部分詩歌過於隱晦迷離，難於索解，至有“詩家總愛西昆好，獨恨無人作鄭箋”之說。
李商隱詩歌成就最高的是近體詩，尤其是七言律絕。他是繼杜甫之後，唐代七律發展史上的第二座裏程碑。
李商隱繼承了杜甫七律錘煉謹嚴、沈郁頓挫的特色，又融合了齊梁詩的濃艷色彩、李賀詩的幻想象征手法，形成了深情綿邈、綺麗精工的獨特風格。如《重過聖女祠》借愛情遇合，於寫景中融合比興象征，寄寓困頓失意的身世之感；《春雨》將李賀古體詩的奇艷移入律詩，語言綺麗而對仗工整，音律圓美婉轉，意象極美。但他的詩中因愛用僻典，詩的整體意旨往往隱晦。其次，李商隱將人生慨嘆的抒寫向更深細隱晦方面發展，善於用艷麗精工的藝術形式表達惆悵落寞的情緒，詩中充滿了迷茫與悲涼的體驗，作品深婉精麗、韻味深厚，“近而不浮，遠而不盡”，富有象征暗示色彩，有壹種朦朧美。如《錦瑟》，關於其詩意，歷來眾說紛紜：有悼亡說、寄托說、戀情說、聽瑟曲說、編集自序說、自傷身世說等多種解釋，表達幽微深遠，具有朦朧美。再次，他的詩歌從某種意義上說是其心靈的象征，是壹種純屬主觀的生命體驗的表現。李商隱的七絕如《宿駱氏亭寄懷崔雍崔袞》、《夜雨寄北》、《夕陽樓》等，較多抒寫身世之感，感情細膩，意境婉約，詩中貫穿著身世和時世的悲感，具有沈痛淒切的抑郁情調和憂傷美，在藝術上更是細美憂約、沈博絕麗，在精工富麗的辭藻中，朦朧含蓄地表達自己的情思，成為傷感唯美文學的典型。
李商隱的詩歌有廣泛的師承。他悲愴哀怨的情思和香草美人的寄托手法源於屈原，他詩歌意旨的遙深、歸趣難求的風格與阮籍有相通之處。杜甫詩歌憂國憂民的精神、沈郁頓挫的風格，齊梁詩歌的精工艷麗以及李賀詩歌的幽約奇麗的象征手法和風格都影響了李商隱。李商隱的壹些長篇古體，雄放奇崛又近於韓愈；他還有少數詩歌清新流麗、純用白描，脫胎於六朝民歌。李商隱善熔百家於壹爐，故能自成壹家。 在清代孫洙編選的《唐詩三百首》中，收入李商隱的詩作32首，數量僅次於杜甫（38首），居第二位，而王維入選29首、李白入選27首。這個唐詩選本在中國家喻戶曉，由此也可以看出李商隱在普通民眾中的巨大影響。 李商隱的詩的社會意義雖然不及李白、杜甫、白居易，但是李商隱是對後世最有影響力的詩人，因為愛好李商隱詩的人比愛好李、杜、白詩的人更多。李商隱的詩歌，尤其是他的愛情詩對後世產生了很大的影響——從晚唐的韓偓等人，宋初的西昆詩人，直到清代的黃景仁、龔自珍，在詩風上均受其影響。此外，唐宋的婉約派詞人，明清的許多愛情劇作家，也都不斷地向他學習。尤其值得註意的是，李商隱那些表現傷感情調的詩歌，於淒艷哀婉之中融人身世時世之感，追求壹種細美幽約的美，詩而詞化的特征比較顯著，如題材的細小化，情思的深微化，意境的婉麗纖柔等。這在詩與詞之間搭起了壹座過渡性的橋梁。
據葉燮說：“宋人七絕，大概學杜甫者什六七，學李商隱者什三四。”（《原詩》）北宋初期的楊億、劉筠、錢惟演等人宗法李商隱，經常互相唱和，追求辭藻華美、對仗工整，並刊行了壹部《西昆酬唱集》，被稱為西昆體。在當時頗有影響，但是未學到李商隱詩歌精髓，成就非常有限，影響力也隨著歐陽修等人走上文壇而消失。此外，王安石對李商隱也評價很高，認為他的壹些詩作“雖老杜無以過也”（《蔡寬夫詩話》）。王安石本人的詩歌風格也明顯受到李商隱的影響。
明朝的詩人從前、後七子到陳子龍、錢謙益、吳偉業，都受到李商隱的影響。明清二朝喜歡寫艷情詩的人更是專學李商隱的無題詩，例如明末詩人王彥泓的《疑雲集》和《疑雨集》》（註：《疑雲集》是否為王彥泓作品集，學術界存在較大爭議）。民國時期鴛鴦蝴蝶派小說中的香艷詩也是受到他的影響。
明朝末年的道源和尚，為李詩作註，清朝初年，朱鶴齡在道源註本的基礎上，刪去了壹小部分，又增補了很多，完成《李義山詩註》三卷。這是目前可以看到的最早的李商隱詩歌的完整註本。此後又經過陸昆曾（《李義山詩解》）姚培謙（《李義山詩集箋註》）、屈復（《玉溪生詩意》）程夢星（《重訂李義山詩集箋註》）、馮浩（《玉溪生詩詳註》）等多人的註解考證，已經能夠對李商隱詩中的典故大致了解，但是對於許多詩的涵義仍然沒有定論。關於李商隱對後世的影響，可以參看吳調公《李商隱對北宋詩壇的影響》、《李商隱在清代的余波綺麗》、王玉祥《李商隱對蘇曼殊詩的影響》、王兆陽《論李商隱的詩對詞的獨特風格形成的影響》、劉學鍇《李商隱詩與唐宋婉約詞》等論文。