此诗的前四句写秋夜天宇和金陵远景。起首二句：“天上何所有？迢迢白玉绳。”一问一答，天真活泼，明快自然，饶有民歌风味。诗人仰望秋空，看到在这寥廓空明的天宇上远远地闪烁着两颗银亮的玉绳星。三四两句写玉绳星照耀下的金陵城。诗人放眼远眺，但见玉绳星斜斜地、低低地嵌镶在建章宫高大的楼阙旁边，发出格外耀目的光芒，对着整个金陵古城。这四句从大处落墨，先写天空，后写地面，连接自然，展现出碧海般的青天，白玉般的明星，以及星光照耀下的金陵城巍峨宫阙的剪影，境界空阔高远，正融注了诗人秋夜泛月时那种萧散自然、风流自赏的意绪。如果更深细地品味，这四句诗已隐隐透露，出怀念前代诗人谢朓的情思。谢朓《暂使下都夜发新林至京邑赠西府同僚》诗中，有“秋河曙耿耿，寒渚夜苍苍……金波丽鳷鹊，玉绳低建章”等写景佳句，李白诗的三、四句，显然是有意点化了谢诗，借以寄寓对谢朓的缅怀、追慕。而且，这两颗璀灿的玉绳星，一颗斜照建章阙，一颗耿对金陵城，仿佛具有象征的意蕴。它们在浩渺秋空中互相映照，仿佛正是谢朓、李白这两位古今相通、精神契合的天才诗人的化身。
中间四句写秋江月色。这里“汉水”借指长江。诗人不说“长江”而说“汉水”，是为了避免同下句“霜江”字面重复和音声相混。在板桥浦信步泛月的李白，俯视着脚下的大江，但见清澄的江水静静地流淌着，像是一条银光闪烁的白练。此刻，谢朓描写大江黄昏美妙景色的诗句“余霞散成绮，澄江静如练”（《晚登三山还望京邑》）自然跳上心头。对景吟诗，使他产生一种悠然神远的感变，仿佛自己已超越古今的界限，同小谢一起联袂步月，同赏秋江美景，推心置腹地纵论人生、品评诗文了。李白整个身心都沉浸在与古人神游的幻想境界里，以致忘怀了一切。他久久地凝望着明月逐渐西斜，月光如乳汁般倾泻在长江之中。直到月落星隐，天将破晓，朝雾弥漫洲渚，寒气侵袭发肤。这四句写秋江月色，明丽皎洁，清幽飘逸，动静相生，空灵迷人。而在这幅秋江月色图中，隐然一含情凝眺之人呼之欲出。这里表现出他的神态和心绪的变化：先是缅怀遐想古人，继而是与古人神游的畅快，接着是从遐想中醒悟过来发觉古人不可得见的寂寞与怅惘，这四句妙在不是静态的寓情于景和情景交融，而是从时间和景色的变化之中暗示出诗人复杂微妙的心理变化，不着痕迹，纯乎天籁。
最后四句点明题旨，直抒胸臆。诗人在板桥浦自斟自酌，没有知音同欢共饮，虽追慕谢朓，但毕竟相隔数百年，谁也不能把古人找回来。而在当今现世，像谢玄晖这样才华高妙、志趣相投的人，是很难得再遇到的。想到这里，诗人深深感到孤独寂寞，挥杯洒酒无心再饮。一股悲凉抑郁之气，充满了他的胸中。结句暗用梁代诗人江淹《恨赋》“置酒欲饮，悲来填膺”句意，而融化无迹，如同己出。至此，诗人不仅婉曲尽致地抒写了对古人的缅怀遐思，而且借痛感斯人之不可复遇，宣泄出世无知音的深沉感喟。