《天工开物》主要根植于中国的固有文化传统。天工开物取自“天工人其代之”及“开物成务”，体现了朴素唯物主义自然观，与当时占正统地位的理学相异。这种异端化的思想趋势，反映着一种新的社会现象和时代取向。但是，个人的思想可以有异于主流，却不能超脱于时代。古代素以农业作为重中之重，所以宋应星的文章中也处处体现出贵五谷轻金玉的思想。
中国科学技术史专家潘吉星在《宋应星评传》中提到《天工开物·作咸》及《论气·气声五》都说“天有五气，以有五行”，认为水火土金木五行由相应的气而生，不是万物的最原始本原，又对五行或五气逐个分析，认为水火二气是较基本的。宋应星在剖析水火土金木相互关系及过渡层次，即解决了“亦气亦形”这一物质过渡层次与形的物质过渡层次间相互关系及过渡之后，进一步阐述了万物生成之理。《天工开物·陶埏》指出：“水火既济而土和。万室之国，日勤千人而不足，民用亦繁矣哉。”这是说靠水火对粘土的交互作用，烧结成陶瓷，供民日用。
潘吉星在《宋应星评传》中认为，宋应星论述生命自然界万物的生成机制，将生物分为植物与动物两大类，而在生物由低级到高级的发展序列中，植物即草木之属较为基本。他将动物按发展序列再分为虫鱼、飞禽、走鲁，最后是“万物之灵”的人。他认为动物是从植物演化并生成的，而植物又是从无机物演化与生成的，归根到底是通过水火与土木交互作用而产生。宋应星写道：“气从地下催腾一粒，种性小者为蓬，大者为蔽牛干霄之木，此一粒原本几何？其余皆气所化也。”草木借水、土及火质（可燃的有机肥料）而成长。宋应星在《天工开物》中所述各种植物如稻、麦、麻、豆、桑、棉、葛、草本染料、油料植物、甘蔗、竹、构树及各种树木的种植，都是根据这一道理而进行的。他更详细叙述了将这些植物借水火及金木石的交互作用而制成植物油、糖、衣料、染料、纸张、车船等产品以及木器、榨油器、糖车、纺织机、各种农具、蒸煮锅等工具及日常用品。虽然谷物种植主要靠水、土及金木，但没有火气配合也还不行，这里火气以日照的形式表现出来。没有阳光（阳气、火气）而阴雨（阴气、水气）绵绵，便会减产。至于谷物加工及食品制造，离开水火与金木也是不行的。由于五气的交互作用，产生出各种各样的植物及其加工制品，象无机界万物一样，供民日用，也归根到底由元气→亦形亦气→形这这物质层次而生成的。
潘吉星在《宋应星评传》中认为，宋应星在《天工开物》中详细叙述了从动物体制成各种产品的技术。根据他的哲学观点，动物界虽然比植物界属于更高级的发展阶段，但究其物质本原仍不外是从元气、亦形亦气、形及草木这些物质层次而逐步生成、演变的，虽然他没有告诉我们要花费多长时间才能完成这些过渡。他在论述动物、植物及矿物界在构成上的物质统一性时，还谈到物质世界多样性的原因。
潘吉星在《宋应星评传》中认为，由于水火、土、金木这些物质要素相互间作用是千变万化的，故而产生众多的物。正如宋应星在《天工开物》中所述，许多自然物通过人工作用后，又产生难以数计的、自然界本身没有的物。用他的话说便是“或假人力，或由天造”（《作咸·盐产》）。
潘吉星在《宋应星评传》中提到，在谈到物质世界事物多样性时，宋应星在《天工开物序》中写道：“天覆地载，物数号万，而事亦因之，曲成而不遗。岂人力也哉”。大意是说，大地之间，事物以万计，通过各种变化而形成完美无缺的世界，这恐怕不全是人力所能办到的。他的“形万变而不穷”的哲学命题，现在可理解为有限元素原子以其万变无穷的结合方式构成物质世界的多样性。现代物质构造理论还证明一无论物质观是正确的，因为宇宙万物最终都由原子构成。
潘吉星在《宋应星评传》中认为，宋应星在发展万物生成及演变的自然哲学时，把他的哲理与科学技术紧密结合起来，用《天工开物》中所述30种技术过程的实例来支持并解释他的哲学思想。这不但是中国历史中其他哲学家作不到的，而且象李时珍那样的大科学家也未能作到这一点。他在阐述从最根本的元气经过亦气亦形及形再逐步过渡到无机世界和生命自然界时，为我们提供了一幅万物生成与演变的图景，其基本过渡层次为：元气→水火→土→金木→无生物→草木（生物）→动物（高级生物）。其中最关键的一步，是从无生物到生物这一质的转化。
《天工开物》的出现是中国封建社会中最为灿烂的科学活跃期的代表作之一。它既是对古代科学传统的有效继承，也与当时兴起的各种具有启蒙意义的反权威意识，实学意识和民生意识息息相关。
宋明以来，资本主义生产关系以微弱的发展稀疏的存在着。社会存在对社会意识起决定作用，新的社会现实重新激发了人们对自然、社会以及人生“格物穷理”的兴趣。
由空谈走向实践，是当时有识之士的反思，这种思潮在思维方式上开始散发出近代的气息。
《天工开物》一书在崇祯十年初版发行后，很快就引起了学术界和刻书界的注意。明末方以智《物理小识》较早地引用了《天工开物》的有关论述。
第二版在清初顺治年刊刻发行后，《天工开物》在南北各地流通，而且成为向国外出口的书籍之一。康熙、雍正年间出版的《古今图书集成》和乾隆年间的大型农书《授时通考》中，大量转引《天工开物》各章的内容。清代著名科学家吴其的著作《滇南矿厂图略》和《植物名实图考》、付野山房刊刻的兵书《祝融佐治真诠》、岑毓英主编的《云南通志·矿政》篇、卫杰的《蚕桑萃编》中多次引证《天工开物》。同治九年，刘岳云发表的《格物中法》一书中，几乎把《天工开物》所有主要内容都逐条摘出，再加以分类，写出按语，作出补充说明和注释！
《天工开物》中的内容首先在17世纪开始逐渐传入日本。公元1694年，日本本草学家见原益轩（1630―1714）在《花谱》和公元1704年成书的《菜谱》二书的参考书目中列举了《天工开物》，这是日本提到《天工开物》的最早文字记载。公元1771年，日本书商柏原屋佐兵卫（即菅王堂主人，发行了刻本《天工开物》，这是《天工开物》在日本的第一个翻刻本，也是第一个外国刻本。实学派学者佐藤信渊依据宋应星的天工开物思想提出富国济民的“开物之学”。
《天工开物》18世纪传到朝鲜国后，受到李朝后期知识界尤其实学派学者的重视，1783年，朝鲜李朝（1892―1910）作家和思想家朴趾源（1737―1805）完成的游记《热河日记》中向朝鲜读者推荐了《天工开物》。朝鲜进士出身的内阁重臣徐有榘，晚年执笔的113卷本巨著《林园经济十六志》和李圭景（号五洲）《五洲书种博物考辨》（1834）、《五洲衍文长笺散稿》（约1857）等重要科技作品中都多次引用《天工开物》。
1820世纪《天工开物》在一些欧美国家传播，在法、英、德、意、俄等欧洲国家和美国大图书馆都藏有此书不同时期的中文本。其中巴黎皇家文库（今国家图书馆前身）在18世纪入藏明版《天工开物》。1830年法兰西学院汉学家儒莲将《丹青》章论银朱部分译成法文，是此书译成西文之始。1832年转译成英文，刊于印度《孟加拉亚洲学会学报》。1833年他将此书制墨及铜合金部分译文发表于法国权威刊物《化学年鉴》及《科学院院报》，后又译成英文和德文。