《观沧海》是借景抒情，把眼前的海上景色和自己的雄心壮志很巧妙地融合在一起。从诗的体裁看，这是一首古体诗；从表达方式看，这是一首四言写景诗。“东临碣石，以观沧海”这两句话点明“观沧海”的位置：诗人登上碣石山顶，居高临海，视野寥廓，大海的壮阔景象尽收眼底。以下十句描写，概由此拓展而来。“观”字起到统领全篇的作用，体现了这首诗意境开阔，气势雄浑的特点。
《观沧海》的高潮放在诗的末尾，它的感情非常奔放，思想却很含蓄。不但做到了情景交融，而且做到了情理结合、寓情于景。因为它含蓄，所以更有启发性，更能激发我们的想象，更耐人寻味。过去人们称赞曹操的诗深沉饱满、雄健有力，“如幽燕老将，气韵沉雄”，从这里可以得到印证。全诗的基调为苍凉慷慨的，这也是建安风骨的代表作。
前四行诗句描写沧海景象，有动有静，如“秋风萧瑟，洪波涌起”与“水何澹澹”写的是动景，“树木丛生，百草丰茂”与“山岛竦峙”写的是静景。
“水何澹澹，山岛竦峙”是望海初得的大致印象，有点像绘画的轮廓。在这水波“澹澹”的海上，最先映入眼帘的是那突兀耸立的山岛，它们点缀在平阔的海面上，使大海显得神奇壮观。这两句写出了大海远景的一般轮廓，下面再层层深入描写。
“树木丛生，百草丰茂。秋风萧瑟，洪波涌起。”前二句具体写竦峙的山岛：虽然已到秋风萧瑟，草木摇落的季节，但岛上树木繁茂，百草丰美，给人诗意盎然之感。后二句则是对“水何澹澹”一句的进一层描写：定神细看，在秋风萧瑟中的海面竟是洪波巨澜，汹涌起伏。表现出作者面对萧瑟秋风，仍有着“老骥伏枥，志在千里”的“壮志”胸怀。
“日月之行，若出其中；星汉灿烂，若出其里。”运用作者的想象，写出了作者曹操的壮志情怀。前面的描写，将大海的气势和威力凸显在读者面前；在丰富的联想中表现出作者博大的胸怀、开阔的胸襟、宏大的抱负。暗含一种要像大海容纳万物一样把天下纳入自己掌中的胸襟。“幸甚至哉，歌以咏志。”这是合乐时的套语，与诗的内容无关，也指出这是乐府唱过的。
这首诗全篇写景，其中并无直抒胸臆的感慨之词，但是诵读全诗，仍能令人感到它所深深寄托的诗人的情怀。通过诗人对波涛汹涌、吞吐日月的大海的生动描绘，读者仿佛看到了曹操奋发进取，立志统一国家的伟大抱负和壮阔胸襟，触摸到了作为一个诗人、政治家、军事家的曹操，在一种典型环境中思想感情的流动。写景部分准确生动地描绘出海洋的形象，单纯而又饱满，丰富而不琐细，好像一幅粗线条的炭笔画一样。尤其可贵的是，这首诗不仅仅反映了海洋的形象，同时也赋予它以性格。句句写景，又是句句抒情。既表现了大海，也表现了诗人自己。诗人不满足于对海洋做形似的摹拟，而是通过形象，力求表现海洋那种孕大含深、动荡不安的性格。海，本来是没有生命的，然而在诗人笔下却具有了性格。这样才更真实、更深刻地反映了大海的面貌。
前两句诗人用精炼的语言说明了吐蕃借唐朝内乱乘机攻占河湟的历史事实。萧关当时为河湟与内地之间重要军事关塞。萧关一陷，河湟阻绝，诗中用“隔断异乡春”形象地表明河湟与内地音讯不通，处于西地分裂局面的状况。此处，“春”者，非仅言季节或气候，更是指民族习惯，民族情感而言。郎士元《送李将军赴邓州》诗中有“春色临关尽，黄云出塞多”，是偏重于对边地气候环境的特征来说的。司空图在“春”字之前，冠上“异乡”，再形容为“隔断”，足见其非仅言河湟气候与内地不同，而是欲为读者指出，处于吐蕃统治下的河湟地区，人们已无法感受唐朝教化，况“蕃音虏曲直难分”，汉人也逐渐蕃化，民族感情亦渐消失，十分让人伤痛啊。句中“一自”和“隔断”包含时间的先后，也是事件的因果，暗含了诗人对分裂局面的沉痛心情。
后两句写诗人对汉儿学胡语感到不幸和痛心。“汉儿学得胡儿语，却向城头骂汉人”写出诗人为之痛心，为之落泪的不幸事实。本来，华夷杂居，彼此感化，是很正常的，亦为史书或诗文所常见。“花门将军善胡歌，叶河蕃王能汉语”、“胡儿向化新长成，犹自千回问汉王”。都反映了彼此和睦相处的情况。然而，这首诗中诗人所悲叹的是，因为长期沦陷，河湟汉儿已是语言改变，民族情感淡薄。诗人对此痛心嫉首，扼腕叹息。南宋陆游《送范舍人归朝》：“东都儿童作胡语，常时思此气生瘿。”写处于金朝统治的开封，汉家儿童的语言变化，与司空图反映的是同一种情况。
这首诗不重叙事，而在抒发感慨，寄寓情怀。四句中，前半偏重虚写，指出河湟失陷局势；后半采用实写，选用一典型事例作结，引出失地所存在的现象。这种现象又是河湟长期失陷的结果，引人深思。诗人很少运用感情色彩浓厚的词汇来表现情感，但从“一自”、“却”等表时间和转折意义的词中，可以使读者体会到诗人内心强烈的感受。这种悲慨的诗风，会引起读者的情感共鸣。