辨证论治提出了切合实际的辨证纲领和具体的治疗措施。
在各科杂病方面，张机从整体观念出发，根据脏腑经络学说，运用朴素的表述方法，对疾病的病因、发病和每一种病的理法方药都有详略不同的论述，提出了根据脏腑经络病机和四诊八纲进行病与证相结合的辨证方法。他对杂病偏重于个别疾病的研究，有利于深化人们对许多疾病的认识，具有十分明显的优越性，对后世中医病因学说和方剂学的发展产生影响。此外并发展了病因病机学说，『千般灾难，不越三条：一者，经络受邪入脏腑，为内所因也；二者，四肢九窍，血脉相传，壅塞不通，为外皮肤所中也；三者，房室、金刃、虫兽所伤。以此详之，病由都尽。』将复杂的病因概括为三大类，并阐述了三类不同的病因与杂病发生的关系，这可称为中医学中最早的比较明确的病因学说，即后世所谓的三因致病说。关于疾病的发生，张机认为是否发病取决于人体正气的盛衰，强调了正气为本、邪气为标的科学观点。
张机临证处方，法度严谨，在因证立法，以法统方，随证加减等方面，积累了丰富的经验，包含了许多重要的组方原则，因而被后世尊为方剂学的鼻祖，《仲景方》亦被称为《众方之祖》。在《伤寒论》中载方一百一十三首，