王充的哲学是中国哲学史上，第一个系统的唯物主义的元气一元论，它表现为元气自然论。这个理论认为，世界的万物都是元气产生和构成的，自然是元气的基本属性，世界的一切变化都是元气自然的体现。
元气，王充有时称作气、精气、阴阳之气、五行之气等，都是同一元气的不同类别。他认为天地万物，都是元气形成的。他说：“天地，含气之自然也。”（《论衡·谈天篇》。）“夫日者，火之精也；月者，水之精也。”（《论衡·说日篇》。）“夫风，气也。”（《论衡·感虚篇》。）“气渥为雨。”（《论衡·雷虚篇》。）“夫雷，天气也。”（《论衡·难岁篇》。）“山气为云。”（《论衡·艺增篇》。）“为水旱者，阴阳之气也。”（《论衡·阴雩篇》。）“夫虫，风气所生。”（《论衡·商虫篇》。）鱼是“水精自为之也”，草是“地气自出之也”（《论衡·讲瑞篇》。）。从天地到天上的日月、地上的草虫等动植物，以及天地间的风雨雷云水旱等自然现象，无一不是由元气构成的。
人同样由元气构成。他说：“气积而为人。”（《论衡·道虚篇》。）人是由气的积聚而成。他又说：“人禀气而生，含气而长。”（《论衡·命义篇》。）人的产生和成长，都离不开元气。他认为，由于人和物都由同一元气构成，因而不存在本质差别。他说：人“禀气于元，与物无异”（《论衡·辩崇篇》。），“人，物也；物，亦物也”（《论衡·齐世篇》。），“虽贵为王侯，性不异物”（《论衡·道虚篇》。）。人和物都是物，就是高贵如王侯的人，本性也同物没有差异。这从理论上讲，是王充元气一元论逻辑发展的必然结论。但从政治上讲，在君权神授作为正宗统治思想的时代，这不能说不是新奇而大胆的结论，说明王充的哲学是他反对当权的豪强地主阶层的理论武器。这种强烈的批判性和现实针对性，鲜明地体现了王充唯物主义哲学的战斗精神。
王充甚至认为鬼妖神魂也由元气构成。他说：“鬼，阳气也”，“妖者，太阳之气也”（《论衡·订鬼篇》。）。“寒暑风雨之气，乃为神。”（《论衡·龙虚篇》。）“夫魂者，精气也。”（《论衡·纪妖篇》。）他用元气来解释鬼妖神魂，否认其神秘性，是唯物主义的；但是不从根本上否认鬼妖神魂，则是王充唯物主义哲学的局限性。王充的这个论点，继承和发展了《周易·说卦传》中神是气神妙莫测的变化以及《黄帝内经》中“阴阳不测谓之神”的唯物主义观点。它又为后来的唯物主义哲学家们所发展。
在用物质性的元气来全面地说明世界万物构成的基础上，王充进一步明确地提出了“万物之生，俱得一气”（《论衡·齐世篇》。）的哲学命题，认为元气是世界万物的共同本原，是世界万物统一的物质基础。这是鲜明的唯物主义元气一元论，是对先秦以来唯物主义气论的大发展。
但是，王充在物质性的元气外，又提出了“太平之气”（《论衡·是应篇》。）、“五常之气”等概念，并认为人皆“合五常之气也”（《论衡·论死篇》。）。而“太平”是社会政治用语，“五常”是指仁义礼智信五种封建道德，这就使气社会政治和道德化了。有时他甚至说人有五常之操，是由于人含有五行之气，如他说：“且一人之身，含五行之气，故一人之行，有五常之操。”（《论衡·物势篇》。）这就使本来是物质性的五行之气，也带上了封建道德的色彩。这些说法是唯心主义的，但它在王充哲学中是次要的。
王充关于元气是世界万物的本原的观点，对汉代神学唯心主义是直接的打击。汉代神学唯心主义宣扬天是最高的神，万物皆由天神产生和主宰，王充则用元气来说明万物的产生，这就从根本上否认了天神是世界本原的说教。王充把天说成是含气的自然，就剥去神学唯心主义套在天上面的神灵外衣，把天从神的地位还原为物质性的自然物，从而摧毁了神学唯心主义的理论支柱。
元气之所以能成为构成万物的本原，是因为元气具有万物所不同的特性。这些特性是：
第一，不可消灭性。王充说：“阴阳之气，凝而为人，年终寿尽，死还为气。”（《论衡·论死篇》。）这是说人由元气凝聚而产生，人死又散还为元气。万物的生死同样如此。他不仅说明人物有生有灭，而且也说明构成人物的元气本身，只有聚散形态的变换，而不能消灭。王充也十分明确地说过：“气不可灭。”（《论衡·变虚篇》。）元气的不可消灭性，使元气能无穷地产生和构成世界万物。
第二，时间上的永恒性。王充说：“人有死生，物亦有终始。”（《论衡·辩崇篇》。）人物都有生死始终，在时间上只能有限地存在。而“阴阳不生，故不死。死者，生之效也；生者，死之验也。夫有始者必有终，有终者必有始。唯无终始者，乃长生不死”（《论衡·道虚篇》。）。元气无所谓产生和消亡，它是无始无终的永恒存在，具有时间上的永恒性。因其元气的永恒性，才能使有限存在的人物连续不断地产生出来，使世界成为川流不息的永恒过程。
第三，空间的无限性。王充认为世界的万物都是有限的，而“气莽苍无端末”（《论衡·变动篇》。）。元气是无边无际的，具有空间的无限性。这是元气能构成世界众多事物的依据。
第四，无形性。王充认为元气聚而产生的万物都是有形体的，如：“薏苡，草也；燕卵，鸟也；大人迹，土也。三者皆形，非气也。”（《论衡·奇怪篇》。）有形的事物不能说是气，表明元气是无形的。王充说：“气若云烟”（《论衡·变虚篇》。），“元气荒忽”（《论衡·论死篇》。）。云烟无形，荒忽也表示无形，都是说的元气的无形性。因其无形，元气才能构成世界上千姿万态的不同事物。
第五，精微性。王充说：“元气，天地之精微也。”（《论衡·四讳篇》。）元气是最精细的物质。元气的精微性，是它能构成世界上形体大小不同的万物的根据。
王充关于元气特性的论述，有的同现代哲学关于物质概念的抽象是相符合的。因此，王充哲学中的元气，已经是同具体事物有区别的观念了，它类似哲学上的物质概念。先秦以来的唯物主义气论，都没有像王充这样用物质性的元气，来全面地说明万物的产生和构成；更没有对元气的特性，作出这样高度的哲学论述。所以，完全有理由说王充的元气一元论，是唯物主义气论发展史上的一个大飞跃。它给后代唯物主义气论的发展以深刻影响，如张载提出的“太虚”，其规定性就有一些同王充哲学的元气特点相似。
但是，王充哲学中的元气，同现代哲学科学的物质概念毕竟是有区别的。物质作为科学的哲学概念，在客观世界并不存在，它只是对客观存在的一切具体事物的高度概括和抽象。但王充所说的元气，虽然具有同元气构成的万物的不同特性，但它却同万物一样，也是客观存在的实有东西。因此，王充的一元论必然面临着这样一个问题：同一的元气为什么能产生众多不同的万物？
王充对此是从气的量和质两个方面加以说明的。当从气量方面来解释时，王充把万物的差异归结为气量的多少，也就是数量上的差别。他说：“俱禀元气，或独为人，或为禽兽。并为人，或贵或贱，或贫或富；富或累金，贫或乞食；贵至封侯，贱至奴仆。非天禀施有左右也，人物受性有厚薄也。”（《论衡·幸偶篇》。）所谓厚薄就是气量的多少。人与动物的区别，人与人之间富贵贫贱的差异，是因为禀受元气多少的不同。他又说，人“禀气渥则体强，体强则命长；气薄则体弱，体弱则命短”（《论衡·气寿篇》。），“禀气有厚泊，故性有善恶也。……气有少多，故性有贤愚”（《论衡·率性篇》。）。人的体质强弱，寿命长短，性的善恶和贤愚的不同，都是气量的多少决定的。
王充从气的质方面解释万物的差别，是把元气分成不同的种类，如前面提到的“山气”、“风气”、“阴阳之气”、“五行之气”等。不同的气类，构成不同的事物。如人有知识智慧，是由于人是“含精气之徒”（《论衡·幸偶篇》。）。人由阴阳气而生产，“阴气主为骨肉，阳气主为精神”（《论衡·订鬼篇》。）。鬼有象而无形，是因为产生鬼的“太阳之气，盛而无阳，故徒能为象而不能为形”（同上。）。干旱是火气的异变，水灾则是水气的异变（《论衡·感虚篇》。）。