قطب الدین به آن گروه از فیلسوفان اسلامی مابین سهروردی و ملاصدرا تعلق داشت که فلسفه ابن سینا را پس از حملات غزالی احیا کردند و در عین حال کیفیتی اشراقی (که برگرفته از تعالیم سهروردی بود) به آن دادند. قطب الدین پس از استادش نصیرالدین طوسی، باید به عنوان بزرگترین شخصیت فلسفی، طی چهار قرنی که سهروردی را از ملاصدرا جدا ساخت، به شمار آید. قطب الدین همچنین نمونه مهم حکیم مسلمانی بود که استاد بسیاری از علوم بود و درباره هر یک از آنها، آثار مهمی نوشته است.
درة التاج او دایرةالمعارف برجسته فارسی فلسفه مشائی است. این کتاب بر اساس الگوی شفای ابن سینا نوشته شده و دارای بخشهای الحاقی ای است که به تصوف و انحصارا به موضوعات دینی اختصاص یافته که در آثار مشائیان نخستین یافت نمی شود. اگرچه تفسیر و شرح قطب الدین بر حکمة الاشراق عمدتا مبتنی بر شرح شهرزوری است، اما به عنوان مشهورترین اثر، اثر مزبور به سرعت جایگزین آن شد. نسل بعدی، سهروردی را عمدتا با چشمان قطب الدین دیده اند و به آثار کلامی و دینی او نیز توجه بیشتری شده است.
قرون سیزدهم و چهاردهم در ایران، با نزدیکی تدریجی چهار مکتب عقلانی الهیات (کلام)، فلسفه مشائی، حکمت اشراق و عرفان و ایجاد روابط حسنه در بین آنها مشخص می شود. قطب الدین یکی از شخصیتهای کلیدی بود که این کار را انجام داد و زمینه را برای تلفیق این عناصر در عصر صفوی فراهم ساخت. او هم پیرو مشتاق و پرشور ابن سینا، استاد مشائیان؛ شارح سهروردی، مؤسس مکتب اشراقی بود؛ و هم شاگرد صدرالدین قونیوی، نزدیکترین و صمیمی ترین شاگرد بزرگترین شارح تعالیم باطنی و عرفانی اسلام یعنی ابن عربی بود.
علاوه بر این، او متکلم و دانشمند دینی برجسته ای بود. او تیزهوشی و ذکاوت فوق العاده اش را در ریاضیات، نجوم، فیزیک و طب، که به خاطر آنها به عنوان یک دانشمند و فیلسوف معروف و مشهور شده است، به این مجموعه افزود.
قطب الدین برای مطالعات ریاضی، که آن را به شیوه فیثاغوریان بررسی می کرد تا روش ارسطویی، یک معنا و مفهوم فلسفی قایل بود. او ریاضی را به عنوان ابزاری می دید که روح را برای مطالعه فلسفه و حکمت تحت نظم و قاعده درمی آورد. بزرگترین مقالات او در نجوم و نورشناسی است که در آن زمان، بخشی از علوم ریاضی بود؛ به جای اینکه بخشی از ریاضیات محض به معنای جدیدش باشد.
پس از ابن الهیثم، نوعی بی علاقگی نسبی به علم مناظر و مرایا در بین مسلمانان وجود دااشت؛ حتی در آثار مربوط به نورشناسی طوسی، به طور نسبی افت روشنی دیده می شود. احتمالا این امر بیشتر به دلیل گسترش مکتب جدیدالتأسیس اشراق سهروردی، که نور را مترادف با وجود و بنیاد تمام واقعیات قرار داد، تجدید علاقه معینی به علم الابصار در قرن سیزدهم به وقوع پیوست، که به میزان زیادی قطب الدین مسئول این امر بود. اگرچه او در رسائل جداگانه ای درباره مناظر و مرایا ننوشت، اما نهایة الادراک او شامل بخشهایی است که به این موضوع اختصاص یافته است. او بخصوص به پدیده رنگین کمان علاقه مند شد؛ و باید به مثابه نخستین فردی که آن را به طور اصولی و درستی تبیین کرده است، شناخته شود. او به این نتیجه رسید که رنگین کمان نتیجه عبور نور از جسم شفاف (قطرات باران) است. اشعه نور دوبار می شکند و یک بار منعکس می شود؛ و بدین طریق رنگهای مرئی نخستین قوس به وجود می آید. در حقیقت این توجه ویژه قطب الدین و شاگردان او باعث پیدایش علم جداگانه ای در طبقه بندی علوم رنگین کمان (قوس قزح) در اسلام شد که نخستین بار در این زمان ظاهر شد. همچنین اهمیت قطب الدین در نورشناسی، در انتقال او از تعالیم مربوط به ابصار ابن هیثم به تعالیم الفارسی، که در آن زمان مهمترین تفسیر را بر کتاب مناظر و مرایای ابن هیثم یعنی تنقیح المناظر تألیف کرد، قرار می گیرد.
در این حوزه، فرضیه ابصار قطب الدین در شرح حکمة الاشراق نیز شایان توجه است چرا که او در آنجا هم فرضیات اقلیدسی و هم فرضیات ارسطویی را رد می کند و به جای آنها فرضیه اشراقی را تصدیق می کند که بر طبق آن، ابصار زمانی واقع می شود که هیچ مانعی بین باصر و مبصر وجود نداشته باشد. وقتی که این مانع رفع شود، روح مشاهده کننده (بیننده)، اشراقی دریافت می کند که از طریق آن مبصر به عنوان یک واقعیت واحد ادراک می شود.
قطب الدین در ابتدای کتاب اختیارات خود می نویسد که اصول علوم نجوم تحت سه عنوان قرار می گیرد: دین، فلسفه طبیعی و هندسه. افرادی که این علم را مطالعه می کنند، نزد خدا عزیز و گرامی می شوند و متعلم نجوم برای ادراک علوم الهی آماده می شود؛ زیرا ذهن او برای مطالعه موضوعات مجرد آماده و تربیت می شود. علاوه بر این، با مطالعه هیئت، روح، فضائلی مانند ثبات قدم یا استقامت و میانه روی و اعدال را به دست می آورد و آرزو می کند که شبیه افلاک آسمانی باشد. او قطعا معتقد بود که مطالعه هیئت دارای ارزش دینی است و خود او آن را با انگیزه مذهبی و با حرمت و احترام تمام مطالعه می کرد.
اگرچه نام قطب الدین در مقدمه زیج ایلخانی ذکر نمی شود، اما او در رصدهایی که در مراغه صورت گرفت و منجر به تألیف زیج ایلخانی شده بود، نقش مهمی را ایفا کرد. او در کتاب نهایه خود، اشاره می کند مقیاسهایی که برای حرکت نقطه اوج (خورشید و ماه و... از زمین) در زیج ایلخانی فهرست شده است، مبتنی بر محاسبه اعتدالات متوالی نبوده بلکه متعلق به رصدهای متوالی و پی در پی می باشد. او اظهار داشت که تغییر در نقطه اوج خورشید می تواند با مقایسه مقیاسهایی که در جداول بطلمیوسی و نجومی بعدی مقدم بر زیج ایلخانی یافته شده و دال بر بازگشت به رصدهای کثیرالوقوع است، تأیید گردد. قطب الدین مشتاقانه به رصدهای علمی علاقه مند بود، اما این امر به هیچ وجه نظر او را به تجربه گرایی تقلیل نداده و از علایق علمی و نظری و دید فلسفیش نکاست.
قطب الدین به ارتباط بین حرکت خورشید و سیارات، به نحوی که بعدها در آثار ریجی مونتنوس یافت شد و راه را برای کپرنیک هموار ساخت، تأکید می ورزید. در حقیقت با تحقیقات ای. اس. کندی و همکاران او آشکار شده که مدلهای سیاره ای جدیدی از مراغه پدید آمده است که مهمترین انحراف از مدل بطلمیوسی را در دوران قرون وسطی نشان می دهند و اساسا همانند مدلهای کپرنیک هستند؛ مشروط بر اینکه محقق از فرضیه خورشید ایستایی چشمپوشی کند.
مکتب مراغه درصدد برآمد که یک نقیصه اساسی را از مدل بطلمیوسی در زمینه حرکت سیارات برطرف کند؛ یعنی نقص برخی از هیئثهای بطلمیوسی، تا آن را مطابق این اصل سازد که حرکت سماوی باید مستدیر و یکنواخت باشد. برای اصلاح این وضع، نصیرالدین طوسی در کتاب تذکره خود، پیشنهاد آلتی غلتان را کرد که (با به کارگیری اصطلاحات جدید) شامل 2 بردار با طول یکسانی باشد که بردار دومی با سرعتی ثابت دو برابر سرعت اولی اما در جهت مخالف آن، در حال گردش است. کندی این آلت را «جفت طوسی» نامیده است.
قطب الدین در نهایه و التحفة الشاهیة، که هر دو آنها همانند تذکره طوسی به چهار بخش تقسیم شده است، درصدد برآمد که این مدل را برای سیارات مختلف به کار برد اما ظاهرا این کار را به رضایت کامل خود انجام نداد؛ زیرا سعی نمود به اصلاح و تعدیل آن بپردازد. در حقیقت او دو اثر فوق الذکر را در مدت چهار سال، به قصد رسیدن به پاسخ نهایی پدید آورد. این دو اثر در نسخ متعددشان، مشتمل بر تلاشهای پیاپی برای دستیابی به راه حل کاملا رضایت بخشی هستند؛ دستیابی به آنچه که به طور قطع مهمترین موفقیت قطب الدین در نجوم است.
روشها و فنونی که برای حل مشکلات حرکت سیارات، در مراغه به تکامل رسید. قطب الدین با تلاش در جهت رفع برخی از عیوب و نقایص مدل بطلمیوسی، این فنون را برای حل مسئله مربوط به ماه نیز به کار گرفت. اما در این موضوع منجم مسلمان دیگری که او نیز این فنون را پذیرفت یعنی ابن الشاطر، موفقتر از او بود. او مدلی را پدید آورد که بسیار عالیتر از مدل بطلمیوسی بود؛ همانی که بعدها کپرنیک به ارائه آن پرداخت.
علاقه قطب الدین به مشاهده، در جغرافیا نیز آشکار است. او نه تنها در کتابش نهایه با استنباط از نخستین جغرافیدانان مسلمان، به ویژه بیرونی، مطالبی درباره جغرافیا نوشت، بلکه در سراسر آسیای صغیر به سیر و سفر پرداخت و مسیری را آزمود که توسط باسکار لوودی قیزالفی سفیر ژنوایی حاکم مغول ارغون شاه، به نزد پاپ دنبال شده بود. در سال 1290 نقشه مدیترانه را که مبتنی بر مشاهداتی بود که از مناطق ساحلی آسیای صغیر انجام داده بود به ارغون شاه تقدیم کرد.
قطب الدین در آثار مشائی اش عموما از طبیعیات ابن سینا پیروی می کرد اما در شرح حکمة الاشراق طبیعیاتی مبتنی بر نور را بسط داد که دارای اهمیت ویژه ای است. او در آن کتاب، نور را به عنوان منبع تمام حرکات سماوی و زمینی (تحت القمر) دانست. در مورد افلاک سماوی، حرکت نتیجه اشراق انفاس افلاک به نور الهی است. او اجسام را به اجسام بسیط و مرکب تقسیم می کرد و اینها نیز به نوبه خود به اجسام شفاف و تیره تقسیم می شدند؛ به طوری که نور و ظلمت به جای ماده و صورت ارسطویی، بر طبیعیات وی غلبه دارد. او پدیده های هواشناختی را نیز بر حسب نور و پدیده نور تفسیر می کرد.
سهم عمده قطب الدین در طب، در تفسیر او بر قانون ابن سینا بود که در قرون بعدی عالم اسلام مشهور شد اما در دوران جدید به طور کامل تجزیه و موشکافی نشده است. این اثر در صدد توضیح و تبیین تمامی مشکلات قانون است که به اصول کلی طب مربوط می شود. قطب الدین نه فقط آن را بر مطالعه مادام العمرش از این متن و آنچه که از اساتیدش در شیراز، مراغه، و دیگر شهرها یاد گرفته بود، بلکه همچنین بر تمام تفاسیر مهمی که در مصر یافته بود، به ویژه موجرالقانون ابن النفیس، شرح الکلیات من کتاب القانون موفق الدین یعقوب السامری، و کتاب الشافی فی الطب ابوالفرج بن القف مبتنی ساخت.
در طب همانند فلسفه، قطب الدین کارهای زیادی را در احیای تعالیم ابن سینا انجام داد و به ویژه از قرن یازدهم به بعد نقش مهمی را در ترویج طب سینوی در شبه قاره هند داشته است.
مشهورترین شاگردان قطب الدین عبارت بودند از الفارسی، مفسر و شارح برجسته ابن هیثم؛ قطب الدین رازی، نویسنده بسیاری از آثار معروف از جمله محاکمات: «محاکمه» اعتبارات نسبی شروح نصیرالدین طوسی و فخرالدین رازی بر اشارات ابن سینا؛ و نظام الدین نیشابوری، نویسنده تفسیرالتحریر که درباره تحریر المجسطی نصیرالدین طوسی است.
تأثیر قطب الدین از طریق این افراد و شاگردان دیگر و نیز از طریق آثارش به ویژه التحفة السعدیه در طب، نهایة الادراک در نجوم، و شرح حکمة الاشراق در فلسفه ادامه یافت؛ کتاب اخیر به عنوان متن پایه فلسفه اسلامی در مدارس سنتی ایران شناخته می شود. آثار او همچنین یکی از عناصر عقلانی مؤثری بود که تجدید حیات فلسفه و علوم را در ایران عصر صفوی ممکن ساخت، و نام او به احترام یاد شده و آثارش در امپراطوری عثمانی و مغول مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.