宋应星在《论气》一书中提出其有关万物本原及本质的“形气论”。他提出了“盈六合皆气也”（《气声》）的哲学命题。这类气“把之无质，即之有象，遍满阎浮界中（充满宇宙当中）”（《水尘二》），气外在理、无道、偶然。这与宋儒陆九渊（1139—1192）所说“塞宇宙一理耳”（《象山选集》卷12），恰好是截然相反的提法。宋应星又指出：“六合间非形即气，非气即形。由气而化形，形复返于气，百姓日习而不知也。初由气化形，人见之，卒由形化气，人不见者，草木与生人、禽兽、虫鱼之类是也。“这就是说，充满宇宙之间的都是气或元气，这类气本无形，但离开其原始状况后便有了形象。由气窜改成人可见到的形体，便是草木、虫鱼、禽兽等万物，但万物最后又窜改成人不成见的气，这个事理普通人习觉得常、却不知其真正含义。可见宇宙万物包含无生命和生命天然界的统统，究其最后的物质本原，都是由气而窜改成的。既然“六合间非形即气，非气即形”，也就解除了主宰气的所谓理或心的存在，换言之，宋应星否定了朱熹所说“无形而有理”的思惟。其次，他以为天然界中的统统窜改，从哲学的角度看不过是“由气而化形、形复返于气”的客观过程，而不是像宋朝陆派杨简所说：“六合［乃］我之六合，窜改［乃］我之窜改，非他物也。”（《慈湖遗书.已易》）统统这些都申明宋应星的形气论是唯物主义的一元论。
气→水、火→土、金、木→万物
宋应星接着转向阐述生命天然界万物的天生机制。他将生物分为植物与植物两大类，而在生物由初级到初级的生长序列中，植物即草木之属较为根基。他将植物按生长序列再分为虫鱼、飞禽、走兽，最后是“万物之灵”的人。他以为植物是从植物演变并天生的，而植物又是从无机物演变与天生的，归根到底是通过水火与土木交互感化而产生。他写道：“气从地下催腾一粒，种性小者为蓬，大者为蔽牛干霄之木，此一粒本来多少？其他皆气所化也。”（《形气一》）就是说，气在土中促使一粒种子发展。种性小的成为蓬草，种性大的成为参天大树。这一粒种子本来有多少呢？其他都是由气转化而成。这里的“气”应了解为水火二气及土气或泥土。因为如前所述，他在《水火三》中指出：“至于木，生于地下（土）。善于空中，二气（水火）附丽此中。”故木中含水火。也就是说，一粒植物种子很小，入土后之以是能生长为参天大树，因为从土中不竭摄取水及矿物质、有机质养料。是以草木借水、土及火质（可燃的有机肥料）而生长。宋应星在《天工开物》中所述各种植物如稻、麦、麻、豆、桑、棉、葛、草本染料、油料植物、甘蔗、竹、构树及各种树木的莳植，都是按照这一事理而停止的。他更详细论述了将这些植物借水火及金木石的交互感化而制成植物油、糖、衣料、染料、纸张、车船等产品以及木器、榨油器、糖车、纺织机、各种耕具、蒸煮锅等东西及平常用品。固然谷物莳植首要靠水、土及金木，但没有火气共同也还不可，这里火气以日照的情势表示出来。没有阳光（阳气、火气）而阴雨（阴气、水气）绵绵，便会减产。至于谷物加工及食品制造，分开水火与金木也是不可的。因为五气的交互感化，产生出各种百般的植物及其加工成品，像无机界万物一样，供民日用，也归根到底由元气→亦形亦气→形这些物质层次而天生的。至此为止，天然界又增加了一大类什物。