班固認為陰陽家來源于掌管天文歷法的官羲氏及和氏。
既如此，天論與五行學說便是鄒衍學說的主要內容。
《史記》集解引劉向《別錄》說：“鄒衍之所言……盡言天事，故曰‘談天’。”
《史記·孟荀列傳》說，“鄒衍之術，迂大而宏辯……故齊人頌日：‘談天衍’。”
《文心雕龍·諸子》說：“鄒子養政于天文。”同書《時序》說：“鄒子以談天飛譽。”可見善于談天是鄒衍的一大特點。
然而鄒衍不是為談天而談天，他以談天為手段，以服務于當時的政治需要為目的。
建立于陰陽基礎上的“五德終始”說才是他學說的核心所在。
觀早期中華哲學文化，并沒有五行的說法，更沒有五行相克之理論。
而鄒衍認為，天地有五行，從天地剖判以來的人類社會都是按照五德（即五行之德）轉移的次序進行循環的。
而五德轉移是仿照自然界的五行相克即土克水、木克土、金克木、火克金、水克火的規律進行的。
人類社會的歷史變化同自然界一樣，也是受土、木、金、火、水五種物質元素支配的，歷史上每一王朝的出現都體現了一種必然性。
鄒衍說：“五德之次，從所不勝，故虞土、夏木”（《淮南子·齊俗訓》篇高誘注引《鄒子》）。
《文選·魏都賦》李善注引《七略》曰：“鄒子有終始五德，從所不勝，木德繼之，金德次之，火德次之，水德次之。”
《呂氏春秋·應同》講得更具體：“凡帝王之將興也，天必先見祥乎下民。黃帝之時，天先見大螾大螻。黃帝曰：‘土氣勝！’土氣勝，故其色尚黃，其事則土。及禹之時，天先見草木秋冬不殺。禹曰：‘木氣勝！’木氣勝，故其色尚青，其事則木。及湯之時，天先見金刃生于水。湯曰，‘金氣勝!’金氣勝，故其色尚白，其事則金。及文王之時，天先見火，赤鳥銜丹書集于周社。文王曰；‘火氣勝！’火氣勝，故其色尚赤，其事則火。代火者必將水，天且先見水氣勝。水氣勝，故其色尚黑，其事則水。”
上述引文據近代學者考證，應屬于鄒衍的佚文，至少體現了鄒衍的學說精神。
鄒衍的這種學說為齊閔王稱東帝，燕昭王稱北帝奠定了理論基礎，因而受到他們的禮遇和重用是不難理解的。
這種學說后來被秦始皇接了去，為他的稱帝及其統治服務。
《史記·封禪書》說：“鄒子之徒論著終始·五德之運，及秦帝而齊人奏之，故始皇采用之。”
王應麟《漢書·藝文志考證》說：“東萊呂氏曰：‘方鄒衍推五德之運，人視之，特陰陽末術耳，若無預于治亂之數也。及至始皇始采用之，定為水德。
以為水德之治，剛毅戾深，事皆決于法，刻削毋仁恩和義，然后合五德之數。于是。急法，久者不赦，則其所系豈小哉！”鄒衍的五德終始說認為人類社會是在不斷變化的，自有其合理性，然以五行相生相克的理論來解釋，就陷入了機械論。
至于秦始皇的“水德之治”，錯不在鄒衍身上。
鄒衍提出了五行的概念、“五行生勝”的理論，試圖說明事物運動變化的普遍的規律。他認為木生火，火生土，土生金，金生水，水生木是五行相生的轉化形式，說明事物之間有著對立的關系。這是具有樸素唯物主義和辯證法的思想因素。
他把歷史看成常變的，認為沒有萬世長存的王朝，這是合理的，但忽視了歷史變革的社會和經濟原因，將至歸結以神秘的天意，并且是循環論，這就陷入了迷信的泥潭。
鄒衍的陰陽五行思想對后代哲學，醫學，歷法，建筑等領域影響很大，尤其是在漢代被董仲舒的新儒學所吸收，成為支持“君權神授”的學說的理論框架。
……
大九州的地理學說
鄒衍還有一個重要學說，即大小九州說。
鄒衍說：“所謂中國者，于天下乃八十一分居其一分耳。
中國名曰赤縣神州。赤縣神州內自有九州，禹之序九州是也，不得為州數，中國外如赤縣神州者九，乃所謂九州也。
于是有裨海環之，人民禽獸莫能相通者，如一區中者，乃為州。