刘完素生活时代，北宋微宗赵佶提倡的运气学说仍在流行，他结合北方地理和北方民族体质强劲的特点，深入阐发了火热病机等有关理论，在治疗上一改北宋用药偏治温燥之习，重视以寒凉药物治疗外感火热病，开拓金元医学发展的新局面。刘完素著作主要思想是：
(一)以“火热”病机立论：
刘完素主要著作首推《素问玄机原病式》，这部书是他多年研究《内经》的总结，他详究了《内经》原文，并参合了隋·全元起、唐·王冰、宋·林亿各家注择，仲景伤寒学说而著成的。刘完索著书目的，并非是要解释《内经》的经文，而是要将《内经》主旨，结合运气学说和临床所见，演绎已说。所谓“谨率经之所言二百余字，兼以语辞二百七十七言”，实际即指《内经素问·至真要大论》所言病机十九条之一百七十六字，推演而成，其所以要将推演字数写得如此清楚，可能是唤起人们的重视。
刘完素对《内经·素问》病机十九条及“六气”为病的原文逐句分别解释。如他认为：“诸风掉眩，皆属肝木”，“掉”摇也。“眩”昏乱旋运也，是由于“风主动”的原故，风木旺，金衰不能制木，木复生火，两动相博，为之旋转。“诸痛痒疮疡皆属心火”者，认为“人近火气者，微热则痒，热甚则痛……灼而为疮，皆火之用也”。“诸湿肿满，皆属脾土”，“脾土，地之体也”。“土热仍盛，则痞塞肿满，物湿亦然”。“诸湿膹郁，病痿，皆属肺金”。“膹，谓膹满也，郁，谓奔迫也”，“痿，谓手足痿弱无力以运动也”。大抵肺主气为阳，阳主经清而升，肺居上部，病刚气膹满，奔迫，不能上升，至于手足痿弱，肺金木燥，血液衰少，不能营养百骸，”诸气收引，皆属肾水，凡收敛、引急均于寒，寒可收缩。
至于六气，分为风、热、湿、火、燥、寒六类。
风类：凡诸暴强宜、支痛、里急、筋缩之病，皆属于风，属厥阴风木肝胆之气。
热类：凡诸病喘呕吐酸，暴注下迫，小便浊浑，腹胀，痈疽疮疹，吐下霍乱，鼻塞鼽衄，血溢淋闷，惊惑悲笑谵妄，皆属于热，属手少阴君火之热。
湿类：诸痉强直，积饮痞隔中满，体重胕肿，皆属于湿，属足太阳脾胃之气所致。
火类：诸热瞀瘛，暴暗冒昧，躁扰狂越。骂詈警骇，气逆冲上，疮疡喉痹，耳鸣及聋，目昧不明，暴注瞤瘛，皆属于火，为少阳相火之热，心包络三焦之气。
燥类：诸涩枯涸，乾劲皲揭，皆属于燥，枯不荣旺，涸无水液，皲揭者，指皮肤启裂，为阳明燥金肺与大肠之气也。
寒类：诸病上下，所出水液，澄澈清冷，坚痞腹满，吐利腥秽，皆属于寒，为足太阳寒水肾与膀胱之气所致。
刘完素在书中无论论述五运主病，或六气为病，均着重于阳气、火气和热实相联系。如论“吐下”时，他指出：“泄白为寒，青黄红赤黑皆为热也”。
(二)“亢则害，承乃制”：
刘完素于本书中多处引《内经》“亢则害，承乃制”之语，阐述阴阳变化之理，其书称：“所谓木极似金，金极似火，火极以水，水极似土，土极似木者也，故经曰：亢则害，承乃制。谓已亢过极则反似胜己之化也，俗未知之，认似作是，以阳为阴，失其意也”，如其论“郁结”时称：“凡郁结甚者，转恶寒而喜暖，所谓亢则害，承乃制，而阳极反似阴者也，俗未明之，因而妄谓寒病……”。这表明刘完素所依据的“亢则喜，承乃制”的思想，乃是他认识疾病，诊断疾病，考虑疾病标本逆从、阴阳分辨的思维过程，有一定古代朴素的辨证法因素，所以受到后世医家的重视。
(三)运气学说的运用：
按运气学说原在《内经素问》中有所阐发，但因文辞古奥，后世解惑者不多。至北宋刘温舒著《素问入式运气论奥》三卷，以《素问》百运气最为治病之要，其书三十论，二十七图，发明运气之理，但仍难于使学者掌握，至北宋徽宗时，崇信道家学说，以六气司岁，五行统岁，刘完素生活在这一时代，因此他著书时也不能不受运气学说盛行的影响，并在他著作中有较突出的反映。刘完素在论述《内经》病机十九条时，即以“五运主病”、“六气为病”归类，并曾称：“不知运气而求医无失者鲜矣，”但是他所提倡的运气学说已与刘温舒和宋徽宗所倡者有很大不同，其体现也就是在《素问玄机原病式》一书中对“五运多病”、“六气为病“的分类和分析。
