Как и большинство ранних досократиков, Ксенофан не ставил перед собой задачу выработать полную и законченную систему взаимосвязанных философских положений. Вместе с тем, несмотря на свободный поэтический характер философствования Ксенофана, его учение образует принципиально важный этап в развитии античной философии, т.к. в нём оказалась преодолена свойственная представителям Милетской школы тенденция сводить всю философию к физике, к учению о природе и законах существования видимого мира. Следуя внутренней логике философского мышления, Ксенофан первым смог интуитивно выделить и неявно разграничить три классических раздела философии: 1) онтологию, которая, начиная с Ксенофана, у большинства греческих философов выводилась не из физики, а из философской теологии и нередко отождествлялась с последней; 2) физику, которая стала не абсолютной, а релятивной наукой, предлагающей частные объяснения природы видимого мира и наблюдаемых в нём явлений; 3) теорию познания, которая уже у ближайших последователей Ксенофана, принадлежавших к Элейской школе, была осмыслена и разработана как неотъемлемая часть философии, предполагающая соединение гносеологии, т.е. учения о механизмах познания, и логики, т.е. учения о законах познания. К вопросу о природе человеческого познания Ксенофан был вынужден обратиться для преодоления отождествления онтологии и физики; он сформулировал ставшее программным для всей последующей античной философии положение о наличии принципиального различия между абсолютным истинным знанием и относительным мнением, оказавшись тем самым «прародителем теории познания». Предложив философски обоснованное учение о боге, Ксенофан стал одним из основоположников естественной теологии, в рамках которой учение о божестве не заимствуется из религиозного откровения, но строится с опорой на рациональные принципы. Теологическое учение Ксенофан представлял как в полемической и отрицательной форме, критикуя традиционные представления о богах греческой народной религии и поэтической теологии, так и в положительной форме, предлагая философские рассуждения о природе и свойствах истинного бога. Отрицательное отношение к античному политеизму и традиционной языческой теологии проистекало у Ксенофана из двух основных источников: из признания абсолютного характера этического императива и из анализа этнографических наблюдений. При этом объединяющим эти источники философским принципом для Ксенофана было рациональное постулирование недопустимости антропоморфизации божественного мира, т.е. произвольного перенесения в учение о божестве явлений и отношений, наблюдаемых в человеческом мире. Свойственный Ксенофану этический ригоризм очевиден из высказываемой им критики в адрес излишеств и роскоши, безнравственного и разнузданного поведения, бессмысленных и тщеславных состязаний, в том числе олимпийских игр, и из противопоставления всему этому «стремления к добродетели» и «благозакония».