他的辭賦名篇《阿房宮賦》是一篇文賦，曆來被人稱讚，為人稱讚不是這篇賦，而是利用精巧的手筆，以秦亡諷勸唐敬宗李湛，此意在《上知己文章啟》中說的十分明確：“寶曆（唐敬宗年號，825-826）大起宮室，廣聲色，故作《阿房宮賦》”。全文議論與描寫密切結合，抒情性極強。如果從描寫和議論分析，前三段分別鋪寫宮苑建築的雄偉壯麗、內宮宮女之多和金玉珠寶之富，中心是豪華奢侈無度，鋪排描寫的手段是誇張想象。四、五兩段先用對比手法夾敘夾議，揭示“秦愛紛奢”而不愛人民，引起民怨沸騰，導致秦亡、阿房宮化為焦土的史實；接著作者純用議論，闊談興亡盛衰之理，發人反思，具有畫龍點睛之妙。議論、描寫、抒情相得益彰。鋪陳描寫是後文議論的基礎，是議論的渲染和鋪墊；議論是鋪排描寫生發開去的引申升華，描寫是議論的根據，議論則點明了描寫的本意。合情理的水到渠成的聯綴成文。字裏行間流淌著作者沉痛哀傷的複雜情感，選材極具藝術想象力，“長橋臥波、未雲何龍？複道行空，不霽何虹？”這一奇特的想象加比喻實在是驚世駭俗，才情超群，“六王畢，四海一。蜀山兀，阿房出。”前兩句寫秦統一六國的氣勢，後兩句寫秦始皇縱心極欲，簡單十二字，就寫出了阿房宮興建的背景和用材耗費。“戍卒叫，函穀舉，楚人一炬，可憐焦土！”僅用十四字盡述秦亡的曆史過程，比喻加想象、誇張，誇張加想象這些文學筆法的運用，藝術的真實與生活的真實有機結合，使行文極有張馳的力度，騰挪自如，多變有致，把所描寫的事物表現得淋漓盡致，並突出事物的主要特點。如描寫阿房宮的宏偉時，詳盡地描寫宮殿的巨大、豪華等，並利用了比喻、誇張手法；在描寫宮廷生活的侈靡時，詳盡地描繪宮人的梳妝、出遊，宮中的無窮財寶。這些描寫細致入微，活靈活現，極盡鋪陳之能事。
全文大量篇幅是描寫阿房宮的豪華奢侈，所用建材之多遠遠超過了當時社會的承受能力。正是這些充分的描寫才為後文的議論奠定了堅實的基礎，才突出了秦王朝統治者的驕奢淫逸，使下文揭示驕奢亡國的主題有了著落。作者詳盡描寫，回顧曆史就是為了規勸當代的唐王朝統治者。最後一節寫道：
嗚呼！滅六國者，六國也，非秦也。族秦者，秦也，非天下也。嗟乎！使六國各愛其人，則足以拒秦。使秦複愛六國之人，則遞三世，可乃至萬世而為君，誰得而族滅也？秦人不暇自哀，而後人哀之，後人哀之而不鑒之，亦使後人而複哀後人也。
從秦人的所作所為的回溯至六國之人，指出秦王朝滅亡的自身原因，是增損民力，無休止的窮奢極欲。“後人哀之而不鑒之，亦使後人而複哀後人也”是借秦亡之事而衷告唐王朝統治者：如果不吸取秦滅亡的曆史教訓，在朝局未穩之時，大興土木、廣建宮室、醉生夢死，置百姓死活於不顧的話，唐王朝同樣會步秦亡的覆轍，落下滅亡的下場！這種議論說理，如層層剝筍，先從阿房宮的規模宏大剝起，而後指出其危害性，對人民及生產力的破壞，最後歸結到唐代現實問題，使全文揭示的問題突出鮮明，議論不流於空談，有了很強的說服力和感染力。其實說理藝術性的高低，並不僅僅是藝術手法的問題。劉熙載《藝概·文概》說“杜牧之識見自是一時之傑。”有卓越識見，才能站在理論的高度發論，才能有高超的寫作技能。杜牧對政治、曆史、軍事都有較為深刻的研究，所以見解自然要高出常人。他在《上李中丞書》中，自言好議論“治亂興亡之跡，財賦甲兵之事”，“古人之長短得失”，正是由於對曆史，政治形勢有著深厚的修養和清醒的認識，才能在文中顯示出運用自如，縱橫捭闔之勢。賦體手法運用的若掌中之物，鋪陳排比、誇張比喻相揉，詞采瑰麗，氣格遒勁，描寫注重抓細節，並從側麵入手；議論注重抓關鍵，夾敘夾議，描寫、議論熔於一爐，以比喻來誇張，以誇張來說理，以誇張來描寫，使文章說理明快，簡潔有力，詞采飛揚，一氣貫之，行文若流水，自然妥貼，難怪其成千古傳誦的名篇。
作者《阿房宮賦》之所以如此成功，就因為其對賦鋪張排比的傳統手法和六朝駢賦駢文駢儷、辭采、聲韻美的特點有所吸收，同時也汲取了韓、柳古文中重視氣勢感情和單行散句自由張馳的長處，從而使本文既能做到辭采華麗、對仗工整，又有散文的氣勢，形成駢散結合、錯落有致的文賦新格局，表現出藝術的創新。文章對阿房宮的描寫和夾敘夾議秦朝窮奢極欲的部分，主體為駢文，並雜以散文句式；最後一段純係議論文字起到了深化主題作用，令人讀來，頓感行文跌宕起伏，靈活流轉，氣勢奔放，感情激越，形成了極強的感染力。
除此之外，杜牧的傳記、墓誌等文體也同樣有獨到處。《送薛處士序》揭露了某些人為隱而隱，把隱居作為出名，提高聲望的手段，《杭州新造南亭子記》對當朝人在內憂外患王朝搖搖欲墜之時，仍然不思勵精圖治，而是貪圖享樂，佞佛信道，妄求長生不老之術，杜牧對此進行了辛辣的嘲諷。他的碑誌傳記辭無華飾，對人物塑造奇正相生，毫無溢美之言。如《範陽盧秀才墓誌》，人物性格鮮明，並在評議人物時，所論天下形勢中彰顯了作者自己的氣質識見，表現出作者獨特的行文風貌和革新精神。在晚唐散文界無論從體製、還是從內容，無論從語言，還是從表現手段，無論從題材，還是從材料取舍都是極富創新建製的大家，後代人對其評判和讚美，正說明了他在文學史上的地位和影響。