刘氏重视中医阴阳五行学说和脏腑经络学说，重视人体阴阳平衡、脏腑调和的重要性，强调整体观念和辨证论治，强调因人、因时、因地制宜原则和治病求本原则，这些学说思想几乎可以说是所有中医学家学术思想的共性。刘氏学术思想特点主要有下列几个方面：
刘氏指出，气机运动是人体生命活动的基本特征，而气机运动的基本形式是升降出入。升降出入是气机调畅的基础，也是维持健康的必要条件。《内经》有言：“出入废则神机化灭；升降息则气立孤危。”人体的生理活动，包括人体之气与天地自然之气的交通，脏腑之间的生克制化，精微物质的流布代谢，正气对病邪的抵御驱逐等，都依赖气机的升降出入。外界病邪侵入人体以后，人体气机首先受到影响。在阴阳气血之中，气机受病最早，其受病的机率也最高。
绝大多数疾病的病变在于气，未离于气。以气血相对而言，人身之病，其在气者十之七八，其在血者十仅二三。气病有不影响于血者，而血病每关乎气。他还指出，人体气机的升降出入虽然是诸多脏腑功能的反映，也是由诸多脏腑功能所维持的，但其中肝胆和脾胃的功能尤其重要。
这是因为肝胆是人体气机出入的枢纽，而脾胃是人体气机升降的枢纽。脾胃同居中焦，以膜相连，脾主升，胃主降。胆主少阳春升之气，胆气运行的特点是“发陈”，阳气初生，由里向外；肝为厥阴，阴气初生，由外向里。胆气出，肝气入，故二者为人体气机出入的枢纽。肝胆脾胃四个器官的气机升降出入正常，则一身之气得以调畅；如果其气机升降出入失常，则一身之气皆有可能受到影响。反过来，肝胆脾胃的枢纽作用也常常受到四者以外任何脏腑病变的影响。医生在治疗疾病时，要注意顺从其性，促进和恢复它们的升降出入。刘氏指出，善治病者重视调气，善调气者重视调畅肝胆之气和脾胃之气。他在临床上善于用《伤寒论》柴胡剂和泻心剂调理肝胆和脾胃，认为张仲景用柴胡剂调畅肝胆，用泻心剂调理脾胃，此最堪为后世效法。柴胡最善调畅肝胆之气，推动气机出入，并由此促进脏腑功能的正常运行。《神农本草经》言柴胡主“肠胃中结气，饮食积聚，寒热邪气，推陈致新”，此说明柴胡可促进六腑的新陈代谢，能推动少阳枢机，并由此起到调和表里、消积化食的作用。在小柴胡类方中，柴胡辛散以助少阳胆气之出，黄芩苦寒以助厥阴肝气之入，柴芩并用，则出入如常矣。然二者之中关键在于柴胡的疏解，故《伤寒论》用柴芩运转枢机时，黄芩或可减去，而柴胡却是必用之品。依仲景法，柴胡剂中还可以用白芍之酸收，柴芍相伍，一出一入，一散一收，促进肝胆之气的出入。
调理脾胃升降主要就是要降胃升脾。胃气以降为顺，胃气不降每由火旺气实所致，故降胃每用黄连、黄芩，清火即是降胃。三黄泻心汤之治吐衄，干姜黄芩黄连人参汤之治寒格吐逆，皆属清火降胃。仲景亦习惯使用姜、夏降逆和胃，此大抵为痰饮所致者而设。脾气以升为常，脾气不升多兼里寒，故既用参、草益气，亦用干姜温中。脾胃升降之间存在相互促进、相互依赖、相互影响的关系。用仲景方法治理脾胃，不治气而气机自调，脾胃升降自然恢复正常。后世在使用半夏泻心剂时，又有加枳实、木香、砂仁的方法，直接使用理气之药调理脾胃，亦有道理。
根据刘氏的经验，运转枢机、疏利肝胆、调理脾胃是治疗疾病的重要途径，无论何种疾病，亦无论病情多么复杂，寒热夹杂，虚实疑似，表里不和，上下不通，看起来治之颇难，但只要表现出胸胁苦满，口苦纳差，其脉弦细，即可用柴胡剂调畅肝胆，枢机一转，病自向愈。只要表现出脘腹痞闷，胃不降而呕逆，脾不升而溏泻，即可用泻心剂调理脾胃，脾胃升降恢复正常，其病也能向愈。
刘氏善于用调气方法治疗疑难杂病，如用四逆散治疗阳痿的经验就十分巧妙：一男子患阳痿不举，郁郁寡欢，情绪低落。刘氏辨证曰：阳痿一证，有阳虚者，亦有阳郁者。阳虚者人多知之，而阳郁者人每有忽略。今患者郁郁寡欢，情绪低落，脉弦而舌红，是阳郁也。遂投四逆散，疏达肝气，配合以心理疏导，畅其情绪，双管齐下，其病很快痊愈。他在临床上亦善于于主治方剂中加用调气之品，以加强疗效。如在治疗肝病的方剂中使用气药，以治疗肝区疼痛为主的柴胡止痛汤与治疗腹水为主的白玉汤皆用紫菀、枳实；用五苓散治疗“水痞”时加生姜、枳实；使用小柴胡汤治疗少阳枢机不利所致胸闷气郁时加香附、川芎，或与越鞠丸联合运用，皆为此类。
女子善怀，故他治妇女气郁之病，常用逍遥散、柴胡汤、越鞠丸，而常常也有玫瑰花、绿萼梅的加味之法。他在临床上一般使用的调气之品有青皮、陈皮、木香、砂仁、香橼、佛手、桔梗、枳壳、香附、川芎、紫菀、郁金、槟榔、厚朴、浙贝、枣仁等，各依具体病情及具体病位加味运用。
刘氏说，调气是治疗疾病的一个主要方法，但调气的手段并不仅仅局限于使用理气方药，针对引起气机不调的病因进行治疗，寒者温之，热者清之，虚者补之，实者泻之，发汗、吐、下，皆是调气。当然，使用理气方药是调理气机的最为直接的手段。
