天人關係是關於自然與社會的關係，是中國古代哲學問題的一個集中體現。在天人關係上，孟子提出“盡心、知性、知天”的天人合一的認識觀念，荀子強調“天人相分”，並認為莊子忽視了人的認識自然的能動性，即“蔽於天而不知人”。而《淮南子》承認天人之別，但認為二者並非處於對立的狀態，而是相通的，這就為天人感應說提供了可能性。
首先，要通達天地人三者，這是由漢初天人合一的思維模式和究天人之際的曆史使命決定的。《淮南子》以積極入世的態度和行為追索天人相通之處，尋求天人的和諧與一致。《淮南子》中的“天”既有自然之內涵，同時又包含具有人格意誌的至高無上的權威，但主張“天之與人有以相通也”。《淮南子》一書是自然與社會知識的彙集，而能夠貫通天地的認識和行為的主體是感性與理性並具的人。宇宙萬物之中，以一貫之的根源是“道”，道具有通的特征與功能。“夫人之所受於天者，耳目之於聲色也，口鼻之於芳臭也，肌膚之於寒燠，其情一也；或通於神明，或不免於癡狂者，何也？其所為製者異也”，人的感覺的相同說明天的公正性，而人的認識能力和精神境界的差異是人自身造成的。
是故聖人法天順情，不拘於俗，不誘於人，以天為父，以地為母，陰陽為綱，四時為紀。
故頭之圓也象天，足之方也象地。天有四時、五行、九解、三百六十六日，人亦有四支、五藏、九竅、三百六十六節。天有風雨寒暑，人亦有取與喜怒。故膽為雲，肺為氣，肝為風，腎為雨，脾為雷，以與天地相參也，而心為之主。是故耳目者日月也，血氣者風雨也。日中有?鳥，而月中有蟾蜍。日月失其行，薄蝕無光；風雨非其時，毀折生災；五星失其行，州國受殃。夫天地之道，至?以大，尚猶節其章光，愛其神明，人之耳目曷能久熏勞而不息乎？精神何能久馳騁而不既乎？
從形體、數量、情緒等多方麵進行天人間的主觀比附，以天人相副證明天人之間的聯係。將天的形象擬人化、具體化，認為由天的任何變化都能推測出人世間的變動。人是天地造化的產物，以天之所為暗示人之應為，天反映和決定主宰著人間的一切。但人在“天”的麵前並非完全被動的，人若因循自然依天行事，則天自會降福於人。
《天文訓》有多處關於“通天”的觀念：
人主之情，上通於天，枉法令則多蟲螟，殺不辜則國赤地，令不收則多淫雨。
然而專精厲意，委務積神，上通九天，激厲至精。夫全性保真，不虧其身，遭急迫難，精通於天。
並非人人都具有這種能力，人能通天的前提是君主或有高深道德修養和精誠之心以及專注精神的特殊人物。這主要看人的至精、至誠若能感動天，天則降福於人。
其次，天人關係的現實目的是要貫通道與事或理與事。作為全書總綱的《要略》篇有“中通諸理”、“通其誌”、“通回造化之母”、“通同異之理”、“使人通回周備”、“通維初之道”、“通古今之論”、“通古今之事”、“通殊類”等語，表明此書力圖打通萬物間的種種隔閡與障礙，揭示天地之理、人間之事和帝王之道，將萬千事物統合成一整體，並將這一主題貫通體現在前麵二十篇之中，反對“塞”、“隔”、“曲”，以實現“大通”。反映出作者立於天地之間的雄心與膽識以及積極進取的時代精神。在政治上所主張的“通治”，是既有所本而又有因時而變博采眾長的自覺的社會改造意識。《淮南子》以道統事、言事、論事，以事體道、明道、證道，從而將天道與人事相結合、理想與現實相統合，道事並舉是此書寫作的總的指導思想。二十篇的寫作秩序符合由天道到人事的思維模式，而天道與人事是天人關係的具體表現。