《水调歌头·亭皋木叶下》是一首抚今思昔之作。上片由写景入词，映入作者眼帘的是亭边的树木。树叶凋零，飘落地上，野外低湿处的菊花也已盛开。登高临远，秋意已浓，原来是重阳节就要到了。先点明时间、地点。眼前之景使作者不禁陷入了美好的回忆之中，他想起了彭门往事。那时自己才三十七岁，正值盛年、英姿飒爽、豪情满怀，带领着一支精壮的部队，驰骋于战场。闲暇时光，将士们在古球场欢宴，抚剑豪饮，议论古今兴亡。这几句话描写了从前戎马生活的一个消闲场面，用杜甫原句“看剑引杯长”入词，把他们满腔热血，忧心国事，希图建功立业的种种情绪暗含其中。
下片以“感流年”三句承上启下，从上片的慷慨激昂转入下片的萧瑟凄凉。当时座中的英豪，一半都已凋亡了，而宋王朝也只剩下半壁江山。自己平生那豪情壮志、抗金的决心和愿望，早已被现实消磨殆尽，只落得两鬓如霜，飘泊在江南水乡。一腔悲愤，无处可消，只有借酒浇愁。
《水调歌头·亭皋木叶下》上下片情绪反差很大，上片豪放激烈，下片愤慨悲凉，在雄健俊爽之中蕴含着深沉的抑郁。
“总辔登长路，呜咽辞密亲。借问子何之，世网婴我身。”写诗人悲伤地辞别亲人，离开故乡，骑马上路了。诗人没有说他要去哪里，只是说：世间的事缠绕着我，使我无法脱身。前两句写辞别上路，是紧扣“赴洛”题意。辞别而至于低声哭泣，这固然是由于古人往往把离别看做一件大事，正如齐梁诗人江淹所说的“黯然销魂者，唯别而巳矣。”（《别赋》）也是由于诗人前途莫测而感到悲哀。后两句一问一答，而答非所问，似有难言之痛。据《晋书·武帝纪》载，太康九年（288年），晋武帝“令内外群官举清能，拔寒素。”而《晋书·陆机传》说：“机身长七尺，其声如钟，少有异才，文章冠世，伏膺儒术，非礼不动。”这样的人才，又出身名门，当然不乏官员推荐。迫于官府之命，赴洛阳似非他心中所愿意的，故以“世网”缠身喻之。
“永叹遵北渚，遗思结南津。行行遂已远，野途旷无人。”写旅途中的忧思。诗人沿着向北的小洲往前走，思念纠结在故乡——南边的渡口。走啊走啊，越走越远，荒野的小道空旷不见人的踪影。一路上，他充满叹息和忧愁。这里记述的主要是行程，沿着“北渚”向前走，路越走越远，路上的行人越来越少，终于到了荒无人烟的地方。他的心上满载着忧愁。
“野途”句引起下文，诗人开始着力描写沿途的自然山川景物：“山泽纷纡馀，林薄杳阡眠。虎啸深谷底，鸡鸣高树巅。哀风中夜流，孤兽更我前。”意思是说：在这荒无人烟的地方，山林川泽逶迤曲折向前延伸，草木丛生，茂盛稠密。深深的山谷不时传来虎啸声，高高的树巅有金鸡啼叫。半夜里悲风袭人，孤零零的野兽从我跟前走过。这里所描写的景物，除了山川、草木之外，还有“虎啸”、“鸡鸣”、“哀风”、“孤兽”。处在这样险恶的环境中，不能不使人感到胆战心惊。这样的自然景色的描写，令人想起王粲的《登楼赋》。这篇抒情小赋写道：“风萧瑟而并兴兮，天惨惨而无色，兽狂顾以求群兮，鸟相鸣而举翼。原野阒其无人兮，征夫行而未息。”这里写寒风四起，天空暗淡无光，野兽慌慌张张寻找它们的同伴，鸟儿相对悲鸣，展翅高飞。原野上一片寂静，只有征夫在赶路。王粲描写的凄凉景象，对环境起了渲染作用，对诗人内心的悲愤苦闷起了烘托作用。如此说来，陆机笔下所描写的令人感到恐怖的景物，不仅渲染了环境的险恶，而且从侧面衬托出诗人在赴洛阳途中心境之不宁。这是因为诗人在赴洛阳之后的前途实在是吉凶难卜。
“悲情触物感，沉思郁缠绵。伫立望故乡，顾影凄自怜。”自然景色触动了诗人，从而产生了悲哀的感情。深沉的忧思纠缠郁结，绵绵无尽。诗人伫立山上，眺望故乡，回过头来，再看看自己的身影，只有自己怜悯自已了。诗人怀着国破家亡的痛苦和生离死别的悲哀步上赴洛阳的道路，面对沿途险恶的自然环境，激起他无限的愁思。孤独、失意、怀乡、自怜的感情油然而生。前途茫茫，他感到惆怅迷惘，
陆机的诗注意词句的华美，讲究排偶。这种特点在这首诗中也可以看得出来，例如：“永叹遵北渚，遗思结南津”、“山泽纷纡馀，林薄杳阡眠”、“虎啸深谷底，鸡鸣高树巅”等都是华美的排偶句子。
这首诗语言极明白，表现的思想感情也很清楚，然而对诗人“忧”什么，时人为何不能理解他的“忧”，反认为他骄傲、反常，难以找到确切答案。同时他自称“士”，而“士”代表的身份实际并不确定，《诗经》中三十三篇有“士”字，共54个，仅毛传、郑笺就有多种解释，如：“士，事也”，指能治其事者；“士，卿士也”；“士者，男子成名之大号也”；“士者，男子之大号也”；“言士者，有德行之称”；“士，军士也”；“他士，犹他人也”等，所以这个自称“士”的诗人是何等角色，很难认定。与之相应，对此篇的主旨就有了多种臆测：《毛诗序》谓“刺时”，何楷《诗经世本古义》作实为“晋人忧献公宠二骊姬之子，将黜太子申生”；丰坊《诗说》说是“忧国而叹之”；季本《诗说解颐》以为是“贤人怀才而不得用”；牟庭《诗切》以为是“刺没入人田宅也”。今人或说“伤家室之无乐”，或说“叹息知己的难得”，或说“没落贵族忧贫畏饥”，或说“自悼身世飘零”，或说“反映了爱国思想”，不一而足。《诗经选注》说：“我们从诗本身分析，只能知道这位作者属于士阶层，他对所在的魏国不满，是因为那个社会没有人了解他，而且还指责他高傲和反覆无常，因此他在忧愤无法排遣的时候，只得长歌当哭，自慰自解。最后在无可奈何中，他表示‘聊以行国’，置一切不顾了。因此，从诗的内容和情调判断，属于怀才不遇的可能性极大。”故指此为“士大夫忧时伤己的诗”。
此诗两章复沓，前半六句只有八个字不同；后半六句则完全重复。两章首二句以所见园中桃树、枣树起兴，诗人有感于它们所结的果实尚可供人食用，味美又可饱腹，而自己却无所可用，不能把自己的“才”贡献出来，做一个有用之人。因而引起了诗人心中的郁愤不平，所以三、四句接着说“心之忧矣，我歌且谣”，他无法解脱心中忧闷，只得放声高歌，聊以自慰。《毛诗序》说：“永歌之不足，不知手之舞之，足之蹈之也。”这位正是因为歌之不足以泻忧，决定“聊以行国”，离开他生活的这个城市，到别处走一走，看一看。这只是为了排忧，还是想另谋出路，无法测知。但从诗的五六句看，他“行国”是要换一换这个不愉快的生活环境，则是可以肯定的。诗云：“不我知者，谓我士也骄（罔极）。”诗人的心态似乎是“众人皆醉我独醒”。因为他的思想，他的忧虑，特别是他的行为，国人无法理解，因此不免误解，把他有时高歌，有时行游的放浪行动，视为“骄”，视为“罔极”，即反常。诗人感到非常委屈，他为无法表白自己的心迹而无可奈何，所以七、八两句问道：“彼人是哉？子曰何其？”意思是：他们说得对吗？你说我该怎么办呢？这两句实际是自问自答，展现了他的内心无人理解的痛苦和矛盾。最后四句：“心之忧矣，其谁知之！其谁知之，盖亦勿思！”诗人本以有识之士自居，自信所思虑与所作为是正确的，因而悲伤的只是世无知己而已，故一再申说“其谁知之”，表现了他深深的孤独感。他的期望值并不高，只是要求时人“理解”罢了，然而这一丁点的希望，在当时来说也是不可能的，因此他只得以不去想来自慰自解。全诗给人以“欲说还休”的感觉，风格沉郁顿挫。
这首诗以四言为主，杂以三言、五言和六言，句法参差。押韵位置两章诗相同，前半六句韵脚在一、二、四、六句末；后半六句换韵，韵脚在七、八、十、十一、十二句末，并且十、十一两句重复，哀思绵延，确有“长歌当哭”的味道。
