《望月怀远》是一首月夜怀念远人的诗，是作者在离乡时，望月而思念远方亲人而写的。起句「海上生明月」意境雄浑阔大，是千古佳句。它和谢灵运的「池塘生春草」、「明月照积雪」，谢朓的「大江流日夜」以及作者自己的「孤鸿海上来」等名句一样，看起来平淡无奇，没有一个奇特的字眼，没有一分点染的色彩，脱口而出，却自然具有一种高华浑融的气象。这一句完全是景，点明题中的「望月」。第二句「天涯共此时」，即由景入情，转入「怀远」。前乎此的有谢庄《月赋》中的「隔千里兮共明月」，后乎此的有苏轼《水调歌头·明月几时有》词中的「但愿人长久，千里共婵娟」，都是写月的名句，其旨意也大抵相同，但由于各人以不同的表现方法，表现在不同的体裁中，谢庄是赋，苏轼是词，张九龄是诗，相体裁衣，各极其妙。这两句把诗题的情景，一起就全部收摄，却又毫不费力，仍是张九龄作古诗时浑成自然的风格。
从月出东斗直到月落乌啼，是一段很长的时间，诗中说是「竟夕」，亦即通宵。这通宵的月色对一般人来说，可以说是漠不相关的，而远隔天涯的亲人，因为对月相思而久不能寐，只觉得长夜漫漫，故而落出一个「怨」字。三四两句，就以怨字为中心，以「情人」与「相思」呼应，以「遥夜」与「竟夕」呼应，上承起首两句，一气呵成。这两句采用流水对，自然流畅，具有古诗气韵。
竟夕相思不能入睡，或许是怪屋里烛光太耀眼，于是灭烛，披衣步出门庭，光线还是那么明亮。这天涯共对的一轮明月竟是这样撩人心绪，使人见到它那姣好圆满的光华，更难以入睡。夜已深了，气候更凉一些了，露水也沾湿了身上的衣裳。这里的「滋」字不仅是润湿，而且含滋生不已的意思。「露滋」二字写尽了「遥夜」、「竟夕」的精神。「灭烛怜光满，披衣觉露滋」，两句细巧地写出了深夜对月不眠的实情实景。
相思不眠之际，没有什么可以相赠，只有满手的月光。诗人说：「这月光饱含我满腔的心意，可是又怎么赠送给你呢？还是睡罢！睡了也许能在梦中与你欢聚。」「不堪」两句，构思奇妙，意境幽清，没有深挚情感和切身体会，恐怕是写不出来的。这里诗人暗用晋陆机「照之有馀辉，揽之不盈手」两句诗意，翻古为新，悠悠托出不尽情思。诗至此戛然而止，只觉馀韵袅袅，令人回味不已。