杜牧的詩歌，內容豐富，反映面廣。晚唐時期，藩鎮割據，宦官擅權，黨爭嚴重，社會動蕩。杜牧從小有著經邦濟世的抱負，但官場險惡、仕途坎坷，使他壯誌難酬，長時期的幕僚生活、不穩定的朝野升遷，使他感慨良多。杜牧的詩作就其內容題材而言，大致可分為以下幾類。
第壹類，關心世事，愛國憂民之作。此類為數不多。如他25歲時寫的《感懷詩》，通篇夾敘夾議，筆力雄健，慨嘆安史之亂以來藩鎮割據、急征暴斂造成的國弱民貧的深重災難，歌頌太宗李世民順應民心，以文德治天下的業跡，肯定憲宗李純武力削藩平叛之舉，希望朝廷勵精圖治、平息戰亂、實現安定統壹。同時也抒發了壯誌難酬的苦悶心情。詩中"夷狄日開張，黎元愈憔悴"等句，質樸簡潔，精警動人。又如《郡齋獨酌》、《河蝗》、《早雁》、《昔事文皇帝三十二韻》等。
第二類，品評歷史，借古諷今之詩。這是杜牧詩中最引人註目的篇什。此類詩大體又有兩種情況：壹是論史之作，以七絕為代表，如《赤壁》、《題烏江亭》、《題商山四皓廟》、《春申君》等。杜牧很註意研究國家治亂的經驗教訓和經濟、軍事問題，所以在詠史詩中往往有新穎獨特的評論。二是借古諷今之作。詩人針對晚唐朝廷的黑暗政治和腐朽沒落的社會現實，借歷史上盛衰興亡的經驗教訓加以諷喻。歷史人物吳王夫差、秦始皇、隋煬帝、陳後主，特別是本朝的唐玄宗，都是詩人筆下批判的對象。如《過勤政樓》、《過華清宮三絕句》等。
第三類、寫景抒懷，紀行詠物之作。此類數量不少，佳作叠出。如《登樂遊園》、《江南春》、《泊秦淮》《山行》、《清明》等。
第四類、以女性為題材的詩。如《題桃花夫人廟》和《月》詩，同情被楚王虜獲、終身不語的息夫人和被漢武帝遺棄、禁閉冷宮的陳皇後。在《金谷園》和《宮人家》中，他感嘆被逼跳樓的綠珠和身如囚犯的宮女。在長篇敘事詩《杜秋娘詩》和《張好好詩》中，他采用對比的手法具體寫出杜秋娘和張好好兩位女子今昔生活的坎坷變化，並從壹個側面反映了當時宮廷的鬥爭和社會的變化。
第五類，酬贈抒懷之作。如《寄揚州韓綽判官》等。
杜牧在《獻詩啟》中說："某苦心為詩，本求高絕，不務奇麗，不涉習俗，不今不古，處於中間。"他非常推崇李白、杜甫、韓愈、柳宗元："李杜泛浩浩，韓柳摩蒼蒼。近看四君子，與古爭強梁"（《冬至日寄小侄阿宜》）。杜牧才華橫溢，又善於吸取前人長處，形成了自己獨特的風格。洪亮吉說得好："杜牧之與韓、柳、元、白同時，而文不同韓、柳，詩不同於元、白，復能於四家外詩文皆別成壹家，可雲特立獨行之士矣"（見《北江詩話》）。
前人評價杜牧詩"俊爽"、"俊邁"、"氣俊思活"、"雄姿英發"、"情致豪邁"、"輕倩秀艷"、"豪而艷，宕而麗"等。李商隱曾寫詩極表對杜牧的關切和傾倒之意："高樓風雨感斯文，短翼差池不及群。刻意傷春復傷別，人間唯有杜司勛。"（《杜司勛》）。含蓄而準確地道出了杜牧詩歌那種把忱國憂民的壯懷偉抱與傷春傷別的綺思柔情交織在壹起的豪放爽朗、清新俊逸的藝術特征。
杜牧既善用比興手法，狀物抒情，又善用白描手法，直敘見聞；既長於舒徐宛轉地描述人物故事，更長於敏捷真切地捕捉景物的動態變化、自己的瞬間感受；既註意敘議結合，又註意情景交融；既常用對照手法，又巧以數字入詩。杜牧詩歌的語言風格既絢麗多采，又清新自然；既明麗爽俊，又含蓄委婉，既風流華美，又神韻疏朗。誠如全祖望所說"杜牧之才氣其唐長慶以後第壹人耶！"（《鮚綺亭集外編》）。