王充為了自己的長篇巨著《論衡》一書，前後花了30餘年的時間才最終完成。洋洋灑灑寫了85篇，約30萬字。《論衡》一書對當時的政治、經濟、文化教育以及自然災害、經學迷信等社會上的各種現象都進行了全麵的論述，是一部富有批判和戰鬥精神的哲學著作。王充書中提出唯物主義的自然觀，認為世間萬物是由元氣構成的，元氣乃是一種客觀存在的物質。他認為天無意誌，日月星辰的運行，是自然規律，並不是天的意誌的表現。為了從根本上揭露和批駁迷信說教的荒誕和虛偽，王充針對社會現實發出質問：如果天能賞善罰惡，為什麼謀財害命、魚肉百姓的人，不但未受天罰，反而飛黃騰達，富貴安樂?他幽默地說，如果天能用雷電懲罰人，那麼也能用雷電誅殺那些無道昏君，可是，自古以來，無道昏君那麼多，即使最無道的夏桀、商紂、王莽等，他們也都不是被雷電劈死的，可見上天辦事是多麼荒謬絕倫啊!
王充反對鬼神迷信，認為人死則血脈枯竭，精氣滅絕，形體腐朽，變成灰土，不會成為鬼，斷然否定了當時流行的“死人為鬼，有知，能害人”的說法。對於無鬼說，他還舉出一個風趣但很有說服力的論證：從古以來，每時每刻都在死人，死者不知道比活人多出多少倍，如果每個死人都會變成鬼，那鬼恐怕要充斥在每個角落了，哪裏還有活人的立足之地呢?
當時有迷信思想的人舉了個例子，來證明“善有善報”：春秋時候有個楚惠王，有一天他吃飯，發現菜裏有一條水蛭（俗名叫螞蟥）。如果他把這條水蛭拿出來，那樣廚師就會被處死。他可憐廚師，就悄悄地把水蛭和菜一起吞下去了。到了晚上，楚惠王上廁所，不僅把水蛭解了出來，並且原有的肚子痛的病也痊愈了。
王充用科學的道理批判了這種荒謬的說法，他說：為什麼楚惠王吞了水蛭能夠跟大便一起解出來呢？那是因為人的肚子裏溫度高，水蛭受不住，熱死了，所以在解大便的時候就便出來了。至於楚惠王肚子痛的病，那是因為他肚子裏有壞死的血，而水蛭正好是愛吸血的，水蛭在楚惠王肚子裏還沒有死的時候，就把肚子裏的那些壞死的血都吸走了。這樣，楚惠王的病正好就痊愈了。這件事情隻能算是偶然的巧合，並不是什麼“善有善報”。王充對這件事的解釋，雖然並不完全符合今天的科學道理，可是在當時能提出這樣的解釋已經是很不錯了。
王充還堅持樸素唯物主義的認識論。他反對人有先驗的知識，認為雖聖人也無從生而知之，人的知識的獲得，首先必須通過感官與外界事物接觸，然後再進行抽象思維，隻有這樣獲得的知識才是比較可靠的。他認為為了探求知識，質問和駁斥孔子，也不“傷於義”、“逆於理”。王充的這些觀點打擊了漢代統治者提倡的唯心主義先驗論和傳統的尊孔觀念，其著述在東漢末期以後產生重大影響。王充的唯物主義思想和勇於批判的精神，為中國古代後來的唯物主義者樹立了榜樣。可以說是公元1世紀時候一盞智慧之光的明燈，它所宣傳的思想在當時是最先進的。
垂暮之年奮鬥不息
王充的晚年非常淒苦，孤獨無靠，窮困潦倒，但他並未因此而消沉，六十四五的高齡，仍精力充沛地寫了《養性》等書計16篇。
公元86年，王充再次徙家。這時，他一麵修改《論衡》的舊稿，一麵又繼續撰寫新的篇章。兩年後，終於寫完《論衡》全書，共計共八十五篇，二十餘萬字，其中《招致篇》至今沒有找到，之後大約在公元97年（漢和帝永元九年），71歲的王充與世長辭。
王充的無神論思想，無論是在他生前還是死後，一直都被封建統治階級視為“異端”，受到攻擊和禁錮。他的著作《論衡》在他死後很長一段時間裏都不能在他家鄉以外的地方流傳，如果不是另一個著名學者蔡邕將它從江浙帶回中原，王充的思想很可能就此湮沒無聞了。但最終，他的光輝思想和戰鬥精神，在我國思想史上留下了不朽的印跡，對後代唯物主義思想家和無神論者產生了深刻的影響。而王充的名字，也作為我國曆史上一位傑出的思想家而永載史冊。