诗词
温庭筠精通音律，诗词兼工。温庭筠诗词工于体物，有声调色彩之美，在艺术上有独到之处。其诗辞藻华丽，多写个人遭际，于时政亦有所反映，吊古行旅之作感慨深切，气韵清新，犹存风骨。其词多写女子闺情，风格秾艳精巧，语言工练，清俊明快，是花间词派的代表作家，被称为花间鼻祖。现存词数量在唐人中最多，大都收入《花间集》。原有集，已散佚，后人辑有《温庭筠诗集》《金荃词》。温庭筠的诗思想内容丰富，对战争、爱情、人生、历史、政治、妇女题材都广泛接触，深入思考。总的说来，其诗内容有三个比较重要的方面：一是侧重抒写自己积极用世的情怀和怀才不遇的感慨，如《和友人题壁》《书怀百韵》《过陈琳墓》《苏武庙》《赠蜀将》等；二是对羁旅行役和旅途景物的描写，如《商山早行》《利洲南渡》《回中作》《锦城曲》《过分水岭》等；三是对友情和爱情的吟咏，如《晚坐寄友人》《寄山中友人》《送人东游》《西江贻钓叟骞生》《鄠郊别墅寄所知》等。
温庭筠的诗艺术表现手法灵活多样，既有辞藻讲究、不厌其烦的描写，也不乏格调高峻、语言清新的警句，写得清婉精丽，备受时人推崇。从诗歌体式方面来看，他最擅长的是乐府诗和近体律绝。温庭筠诗集中有约六分之一的乐府诗，华美秾艳，多写闺阁、宴游题材。其乐府诗中，成就较高的主要是咏史怀古、爱情风怀、记游写景（包括边塞之游）之作，但写宴饮、音乐的也有佳作。温庭筠的乐府诗借史事讽刺时弊，是对元白新乐府的继承，同时也有很大的发展变化，题材侧重风情，形象趋于哀怨，意境倾向隐晦，手法婉约曲折，呈现出类似于词体的风貌。在唐代乐府诗作者中，温庭筠堪称重镇，有的研究者甚至将他和李白、杜甫、白居易并列为唐代乐府四大家。
温庭筠的近体诗中成就最高的是七律，其次是五律和七绝。七律咏史诗如《过陈琳墓》《苏武庙》《马嵬驿》，历来被视为佳制，可与李商隐方驾。五律颇多警句佳联，如《商山早行》诗之“鸡声茅店月，人迹板桥霜”，更是不朽名句，千古流传。相传宋代文学家欧阳修非常赞赏这一联，曾自作“鸟声茅店雨，野色板桥春”，但终未能超出温诗原意。温庭筠七绝风格多样，而均擅胜场，较之五律多佳联少全篇，似更胜一筹。五绝仅四首，但亦有《碧磵驿晓思》这种写瞬间感触而颇具神韵的佳篇。温庭筠近体诗中咏史怀古之作较为突出，爱情题材比重较小，往往格韵清拔，不同于其乐府诗的艳丽，其中不乏抒情寄愤、感慨深切之作。由于擅长音乐，温庭筠有意识地对唐代诗歌最普遍采用的形式近体诗的声律进行了改造，对诗歌声律以及词体创作做出了不可磨灭的贡献。
温庭筠是第一位专力于“倚声填词”的诗人。温庭筠的词思想内容相对集中，多以女性为主人公，多抒写她们的离别相思之情。她们的身份或为歌妓，或为女冠，或为丈夫远戍的思妇，或为深宫的嫔妃，或为采莲女，其中有相当一部分内容不涉绮怨。词集中有以咏柳为内容的流行歌曲，如《杨柳八首》等；还有主人公为男性，内容为行役、咏壮别的词作，如《清平乐·洛阳愁绝》等。
温庭筠的词大致有两种不同的艺术风格，一种秾丽密隐，一种流丽轻倩。其词多情致含蕴，辞藻浓艳，虽属秾丽密隐一路，但其真正所长者是清疏明快、流丽自然而又富于情韵的一路。温庭筠善于选择富有特征的景物构成艺术境界，表现人物的情思，在创造词的意境上作出较大贡献。由于精擅音律，加之多与乐工歌伎往还，熟悉民间词调及教坊曲调，温庭筠对词作的音调声律颇为讲求并刻意锤炼，还能对民间词调及教坊曲调信手拈来旧曲以创益新调，这都对词的格律形式的规范起到了促进作用，还注重语言的格律音韵与曲调节奏融为一体，在艺术上普遍达到较高水准。到了温庭筠手里，词这种文学形式才真正被人们重视起来，随后五代与宋代的词人竞相为之，终于在中国古代文坛上大放异彩。
温庭筠在词史上的地位极高。其词上承南北朝齐、梁、陈宫体的余风，下启花间派的艳体，是民间词转为文人词的重要标志。历代诗论家评价甚高。王拯《龙壁山房文集忏庵词序》云，词体乃李白、王建、温庭筠所创，“其文窈深幽约，善达贤人君子恺恻怨悱不能自言之情，论者以庭筠为独至”。周济《介存斋论词杂著》云：“词有高下之别，有轻重之别。飞卿下语镇纸，端己揭响入云，可谓极两者之能事。”又载张惠言语云：“飞卿之词，深美闳约，信然。飞卿蕴酿最深，故其言不怒不慑，备刚柔之气。”刘熙载《艺概》云：“温飞卿词，精妙绝人。”刘毓盘《词史》云：“温氏之词，极长短错落之致矣，言词者必奉以为宗。”后世词人如冯延巳、李煜、欧阳修、柳永、晏几道、周邦彦、李清照、陆游、吴文英等都深受温庭筠的影响，甚至视温庭筠为偶像级人物。温庭筠“花间词祖”的定位，缘于一部词集。后蜀广政三年（940）赵崇祚编选《花间集》，开卷便是温庭筠词六十六首。《花间集》标志着“花间词派”的诞生，这是中国词史上的第一个流派，是后来婉约词派的直接源头，对五代以后词的大发展起了强大的推动作用。明代戏曲家汤显祖评点《花间集》，致使明朝文人间一时掀起温词热，人人读花间，少长诵温词。清朝乾隆末年，一统词坛百余年的“常州词派”把温词视为经典。直到当代，词学大家唐圭璋、袁行霈、叶嘉莹、俞平伯、浦江清等无不解读评点温词，曲尽其妙；作家施蛰存读温词，作《读温飞卿词札记》，作家李金山为他作《花间词祖温庭筠传》；相关硕士博士论文浩如烟海，收录温诗温词选本不计其数。
其他
骈文温庭筠还是一位骈文作家。他的骈文精工典丽，情韵并美，行文流畅，富于变化，展现出独特的风格和魅力。温庭筠骈文与李商隐、段成式齐名，因为三人都排行十六，人称“三十六体”。
小说
据《新唐书·艺文志》，温庭筠撰有小说《乾巽子》三卷，今尚有三十三篇小说散见于《太平广记》里，内容涉及文人轶事以及鬼怪妖狐的奇闻异事，有简洁的琐记杂录，也有内容丰实的长篇故事。程毅中在《唐代小说史》中言：“《乾巽子》是一部兼有志人、志怪和杂记琐事的小说集，它有综合性。”
书法
温庭筠还工书法。董其昌《画禅室随笔》卷一《题温飞卿书》：“《湖阴曲》，温飞卿书，似平原而遒媚有态，米元章从此入门。”惜其书法作品今不传。