全诗大体分两层笔墨。前八句，着重在描写南涧时所见景物。时方深秋，诗人独自来到南涧游览。涧中寂寞，仿佛秋天的肃杀之气独聚于此。虽日当正午，而秋风阵阵，林影稀疏，仍给人以萧瑟之感。诗人初到时若有所得，忘却了疲劳。但忽闻失侣之禽鸣于幽谷，眼见涧中水藻在波面上荡漾，却引起了无穷联想。诗的后八句，便着重抒写诗人由联想而产生的感慨。诗人自述迁谪离京以来，神情恍惚，怀人不见而有泪空垂。人孤则易为感伤，政治上一失意，便动辄得咎。如今处境索寞，竟成何事？于此徘徊，亦只自知。以后谁再迁谪来此，也许会理解这种心情。诗人因参加王叔文政治集团而遭受贬谪，使他感到忧伤愤懑，而南涧之游，本是解人烦闷的乐事，然所见景物，却又偏偏勾引起他的苦闷和烦恼。所以苏轼认为“柳子厚南迁后诗，清劲纡徐，大率类此”（《东坡题跋》卷二《书柳子厚南涧诗》）。这是道出了柳宗元贬后所作诗歌在思想内容方面的基本特色的。
清人何焯在所著《义门读书记》中，也曾对此诗作过较好的分析。他说：“‘秋气集南涧’，万感俱集，忽不自禁。发端有力。‘羁禽响幽谷’一联，似缘上‘风’字，直书即目，其实乃兴中之比也。羁禽哀鸣者，友声不可求，而断迁乔之望也，起下‘怀人’句。寒藻独舞者，潜鱼不能依，而乖得性之乐也，起下‘去国’句。”他这种看法，既注意到了诗人在诗歌中所反映的思想情绪，又注意到了这种思想情绪在诗歌结构安排上的内在联系，是符合作品本身的实际的。“秋气集南涧”一句，虽是写景，点出时令，一个“集”字便用得颇有深意。悲凉萧瑟的“秋气”怎么能独聚于南涧呢？这自然是诗人主观的感受，在这样的时令和气氛中，诗人“独游”到此，自然会“万感俱集”，不可抑止。他满腔忧郁的情怀，便一齐从这里开始倾泻出来。诗人由“秋气”进而写到秋风萧瑟，林影参差，引出“羁禽响幽谷”一联。诗人描绘山鸟惊飞独往，秋萍飘浮不定，不正使人仿佛看到诗人在溪涧深处踯躅徬徨、凄婉哀伤的身影吗？这“羁禽”二句，虽然是直书见闻，“其实乃兴中之比”，开下文着重抒写感慨的张本。诗人以“羁禽”在“幽谷”中哀鸣，欲求友声而不可得，比之为对重返朝廷之无望，因而使他要“怀人泪空垂”了。这诗写得平淡简朴，而细细体会，蕴味深长，“平淡有思致”。苏轼称赞此诗“妙绝古今”，“熟视有奇趣”，道出了它的艺术特色。
这是一首山水诗，更是一首政治抒情诗。它所描绘的山水是历史的，而不是自然的。荒凉古城，无可赏心悦目，并非欣赏对象，而只是诗人思想的例证，感情的寄托，引人沉思感伤，缅怀历史，鉴照现实。所以这诗不但在处理题材中有虚构和想象，而且在诗的结构上也突出于表现诗人情怀和自我形象。诗人满怀忧国忧民的心情，引导人们登临这高险荒凉的古城、空城、荒城、指点人们注意那些足以引为鉴戒的历史遗迹，激发人们感情上共鸣，促使人们思想上深省。
首联扣题，开篇即点明诗人登上馀干古县城后看到的景象：馀干古县城地势较高。周围又没有其他城乡相连，因被废弃又无人居住，俨然成了一座孤城，在城下抬头望去，已好像和白云连在一起，多年以来，这座古城一直矗立在楚水西畔，荒凉而孤独。首句中诗人站在城下，第二句的视角已转为凭楼远眺，诗人不动声色地写出了自己位置的转移：不论是“与白云齐”还是“万古荒凉”，都带有夸张的意味，意在表现馀干县城被抛弃后的沉寂和冷落。这既是客观意象的反映，同时也含有诗人自己的感情。
首联写的是古城全景，颔联中视角转入城内。诗人先写“官舍”，这昔日繁华的地方如今杂草丛生，被越来越高的蓬篙掩埋了起来；随后再写“女墙”，城墙还在，可是巡防的将士已经不见踪影，到了夜甲。城楼上看不到守夜人点亮的火光，只能听见一声声乌鸦的啼叫从旷野响起。“已空”对应“犹在”，物是人非之感顿生。“秋草”与“夜乌”两个带有冷色调的意象，承接首联中的‘’荒凉”一词，把古县城的残破和冷清刻画得淋漓尽致。
视角再次转移，诗人在颈联中着意描写城外的景象。站在城头向远处眺望，只能看见茫茫的沙地，大风骤起，卷起遮天蔽日的黄沙，向着天边无尽处卷席而去；此时正是黄昏时分，落日西垂，渐渐地快与城上的游客在同一高度上了。县城周围，理应是村舍农田，而诗中却尽是茫茫“平沙”；再者，县城治所虽然迁移，不该导致所有百姓随之搬迁，可这里的人却纷纷选择了离开了。联系当时背景，安史之乱已经持续了七年之久，战区自然是烽火遍地，其他州县自然也会受到战争的影响，趁乱而起的诸侯、盗寇，无不成了鱼肉百l姓的黑暗力量。举国上下，为了保命，为了生存，人民莫不纷纷迁徙，背井离乡。颈联中的“落日”，既是自然景观，又暗含诗人对国家命运的忧虑。
只有无知的鸟儿不懂历史变迁和国势盛衰，不分朝暮地在弋阳溪水上飞来飞去。尾联化用了《诗经·小雅·十月之交》中的诗句：“高岸为谷，深谷为陵。哀今之人，胡憯莫惩。”《十月之交》旨在通过写周幽王时期发生的日食以及后来一系列“百川沸腾，山冢崒崩”的自然灾难，以对当时西周统治者宠信小人、政治腐败的现状提出警告。刘长卿把《十月之交》中的名句化川在这首诗里，看似闲笔，实际上是委婉地对当时的唐朝统治者提出批判，又有劝诫之意，比之正面警示更加含蓄，也更深刻。
从形式美学上看，这首诗歌在结构上呈现出了一种内在的美学对称。中间两联对仗工整，形成了诗歌画面的近景与远景，色彩与声响。首尾两联各用一个主语，句式相似，对应工稳。巧妙的诗歌结构不仅保持了诗歌形式上的对称之美，更形成了诗歌音律节奏的和谐变化。特别是首尾两联语意绵密，上下勾连，一气不断，更是产生了不同的音律效果。首联迫促，如异峰突起，强化了孤城的万古荒凉，给读者造成强烈的视觉冲击与感觉震撼效果。尾联低缓，便于诗人悲痛压抑情感的抒发，有如幽谷哀筝，幽恨绵长。诗歌就在结构的统摄之下，不为篇幅所窘，不为法度所限，于严格的体式中，气韵飞动，神思飞扬。使这座呈现在读者面前的馀干县城，不仅是一座孤城，更是一座诗人心灵的荒城。无怪乎前人评说刘长卿“诗体虽不新奇，甚能炼饰”（高仲武《中兴间气集》），此诗能写得如此沉迷哀婉､深沉悲凉，且情在景中，兴在象外，正是诗人“炼饰”功夫所至。
