“天命之性”和“气质之性”的人性二元论。“理”与“气”，人生不可缺少 。“理”在人未形成之前浑然于天空，于人一旦形成，便附于人体，成为先验禀赋于人心的仁、义、礼、智等封建道德，是先天的善性所在，人人皆有，故名“天命之性”。人体形成之时，必禀此气，由于气精粗、厚薄、清浊、久暂的不同，就产生了善恶、贤愚、贫富、寿夭的不同和性格上的差异。它有善有恶，名曰“气质之性”。上述二性并存于人身，这就是朱熹的人性二元论观点。
朱熹的长期从事讲学活动，精心编撰了《四书集注》等多种教材，培养了众多人才。他的教育思想博大精深，其中最值得关注的，一是论述“小学”和“大学”教育，二是关于“朱子读书法”。
朱熹在总结前人教育经验和自己教育实践的基础上，基于对人的生理和心理特征的初步认识，把一个人的教育分成“小学”和“大学”两个既有区别又有联系的阶段，并提出了两者不同的教育任务、内容和方法。朱熹认为8~15岁为小学教育阶段，其任务是培养“圣贤坯璞”。鉴于小学儿童“智识未开”，思维能力薄弱，因此他提出小学教育的内容是“学其事”，主张儿童在日常生活中，通过具体行事，懂得基本的伦理道德规范，养成一定的行为习惯，学习初步的文化知识技能。在教育方法上，朱熹强调先入为主，及早施教；要力求形象、生动，能激发兴趣；以《须知》、《学规》的形式培养儿童道德行为习惯。朱熹认为15岁以后大学教育，其任务是在“坯璞”的基础上再“加光饰”，把他们培养成为国家所需要的人才。朱熹认为，与重在“教事”的小学教育不同，大学教育内容的重点是“教理”，即重在探究“事物之所以然”。对于大学教育方法，朱熹一是重视自学，二是提倡不同学术观点之间的相互交流。朱熹关于小学和大学教育的见解，为中国古代教育思想增添了新鲜的内容。
他的《四书集注》被明清两代作为科举考试的内容。
“朱子读书法”六条，即循序渐进、熟读精思、虚心涵泳、切己体察、着紧用力、居敬持志。这是由朱熹的弟子对朱熹读书法所作的集中概括。其中循序渐进，包括三层意思：一是读书应该按照一定次序，前后不要颠倒；二是“量力所至而谨守之”；三是不可囫囵吞枣，急于求成。熟读精思即是读书既要熟读成诵，又要精于思考。虚心涵泳中的“虚心”，是指读书时要反复咀嚼，细心玩味。切己体察强调读书必须要见之于自己的实际行动，要身体力行。着紧用力包含两方面的意义：一是读书必须抓紧时间，发愤忘食，反对悠悠然；二是必须精神抖擞，勇猛奋发，反对松松垮垮。居敬持志中的“居敬”，强调读书必须精神专注，注意力高度集中。所谓“持志”，就是要树立远大志向，并以顽强的毅力长期坚守。
朱熹阐述“格物致知”时说：“上而无极、太极，下而至于一草一木一昆虫之微，亦各有理。一书不读，则阙了一书道理；一事不穷，则阙了一事道理；一物不格，则阙了一物道理。须着逐一件与他理会过。”“天地中间，上是天，下是地，中间有许多日月星辰，山川草木，人物禽兽，此皆形而下之器也。然而这形而下之器之中，便各自有个道理，此便是形而上之道。所谓格物，便是要就这形而下之器，穷得那形而上之道理而已。” 认为对天文、地理、生物、农业、气象等万事万物都应该研究。
朱熹对于古代医学经典《黄帝内经》、着名天文学家张衡的《灵宪》以及历代天文地理知识都有涉猎，特别是对北宋自然科学家沈括名着《梦溪笔谈》钻研尤深，使得《梦溪笔谈》成为其科学思想的来源之一。朱熹着有《参同契考异》，并对一些自然现象进行过实际的考察和研究，如从对高山螺蚌壳的考察去研究地球的变化等，如月用胶泥制作过立体地图。朱熹学生黄斡在《朱先生行状》中称朱熹“至若天文、地志、律历、兵机，亦皆洞究渊微。”朱熹67岁时曾回忆说：“某自五、六岁，便烦恼道：‘天地四边之外，是什么物事？见人说四方无边，某思量也须有个尽处。如这壁相似，壁后也须有什么物事。其时思量得几乎成病。到而今也未知那壁后是何物？”从小就关心天文问题，甚至思想得几乎成病，至老都在思量天地壁后是何物。这都说明，他把理学推向鼎盛时期，使儒学的哲学化达到很高的水平，是有丰富的自然科学知识和思想作基础的。
朱熹重视观察实证：“历法恐亦只可略说大概规模，盖欲其详，即须仰观俯察乃可验。今无其器，殆亦难尽究也。” 提出要更好地研究历法，需要有好的观测仪器
