魏源主張「經世致用」的哲學思想。魏源主張通過改革圖強的思想明顯是繼承了法家的傳統，認為世界是不斷向前發展的。在鴉片戰爭中，他積極分析戰爭形勢，認為強弱雙方的力量是可以轉化的，並提出了改變敵強我弱的具體戰略戰術，即將敵人放進來打，使英軍的軍艦和大炮失去效用，發揮我們補給充足以及地形熟悉的優勢，有了這些因素，加上正確的指揮與配合，我們用落後一些的槍炮也能夠打敗英軍。
魏源認為「行」是知識的真正來源，而不是死的書本，不「行」就得不到有用的知識。他對此有個很形象的比喻：「披（即閱讀）五嶽之圖以為知山，不如樵夫之一足；談滄溟之廣以為知海，不如估客（指海外貿易商人）之一瞥；疏（即注釋）八珍之譜（名貴菜譜）以為知味，不如庖丁之一啜（品嘗）」。由此可見，魏源重視實際的調查研究。在他得知英國人在新加坡設立英華書院，請華人教漢語漢文時，就對中國沒一人做類似了解外國的事備感憂慮，於是他開始編《海國圖志》。
這本書集中體現了魏源「經世致用」的思想。
它的基礎是林則徐主持編寫的《四洲志》。人們知道他編書的消息後紛紛出手相助，有的人複製有關地圖給他，還有的人將在台灣俘虜的英軍所畫英國地圖寄給他用。魏源在朋友的鼓勵下，僅僅半年就完成了五十卷的《海國圖志》，後來又花四年時間精心擴充到六十卷，到1852年，編成一百卷。這本書是近代第一部由中國人自己編的介紹世界各國國情的著作。包括了政治、經濟、軍事、歷史、地理、文化等各方面，而且在書中魏源還重點介紹了自己抵抗侵略、民族自強的重要思想。後來這本書傳到日本，備受重視，成為日本近代抵抗西方殖民者的重要參考資料。
清朝統治者曾經被西方列強的武器嚇破了膽，但魏源則認識得很清楚，他主張創辦軍事工業，學習列強的製造新式武器技術，最終制服、戰勝列強，這就是著名的「師夷之長技以制夷」。但魏源也不是唯武器論者，他更重視人的作用，沒有人去指揮，有了好武器也等於沒有，這就預言了以後甲午戰爭的結局。在《海國圖志·籌海篇三》的結尾，魏源發自內心地疾呼：「在得人而已！在得人而已！」