文天祥于祥兴元年（1278）10月因叛徒的出卖被元军所俘。翌年10月被解至燕京。元朝统治者对他软硬兼施，威逼利诱，许以高位，文天祥都誓死不屈，决心以身报国，丝毫不为所动，因而被囚三年，至元十九年十二月九日（1283年1月9日）慷慨就义。这首诗是他死前一年在狱中所作。

这首诗的序为散文。有骈句，有散句，参差出之，疏密相间。在序里，作者先以排句铺陈，以骈散穿插描写了牢狱之中的“七气”，极力渲染出监牢环境的恶浊之至。而诗人又说自己身体本来孱弱，但在“七气”的夹攻之下，竟然安好无恙，那就是因为靠着胸中的浩然正气，有了正气在胸，便能抵御所有的邪气、浊气，这些说明了写《正气歌》的原因，接着便引出下面对“正气”的咏叹。因此，序和诗在构思上是有连属的，在技巧上是前后照应的，是全诗的有机组成部分。

全诗可分为三部分。从“天地有正气”到“一一垂丹青”为第一部分。这部分是对浩然之气的热情礼赞。“正气”与天地并生，与宇宙同在，诗人首先写出“正气”的这种伟大性质，使“正气”的描写，有了一种充塞乎天地之间的崇高美。天地万物，均受“正气”之禀赋。下至大地山河，上至日月星辰，都是气的化育生成。下面诗人将笔一转，便将“正气”转到人的身上，人的浩然正气，充塞于苍冥，可见正气的力量。“皇路”二句，写清平之时，禀受正气之人雍容和雅，为朝廷的清明政治尽力。这两句不是重心所在，而是下面的陪衬。下面，诗人笔锋又转，写在危难之际，禀受正气之人便表现出了凛凛气节，他们为了正义而不避祸难，留下了可歌可泣的业绩彪炳于青史。“一一垂丹青”，又是第一部分到第二部分之间的过渡之笔，显的十分自然。

从“在齐太史简”到“道义为之根”为第二部分。在这部分里，诗人历数了史册上十二位忠臣义士的壮烈之举，来写浩然正气的体现。诗人连用四个“在”字，形成了一连串的排比句式，显得气势极为充沛。正因为“正气”的赋予，才有了这些志士的壮举。诗人为避免单调，将“为严将军头”等四句换成了“为”字的排比句。之后，诗人稍作舒缓，以“或为”为排比句，每两句写一人。诗人通过以上三组排比句，歌颂了中华历史上十二位忠臣义士的壮烈之举。这其中，有的是不畏权奸、秉笔直书的史官；有的是誓在驱敌的将相；有的是面对强敌，宁死不屈的义士，他们有共同之处就是忠烈。辨证来看，“忠”是要作具体分析的，但这些人物的“烈”却是极为感人的。“是气所磅礴”到“道义为之根”，由上述人物的忠勇壮烈，概括“正气”。“正气”所钟，可以不论生死。“地维”“天柱”，实际是说封建王朝的社稷得以保持的精神支柱。“三纲”句，有封建伦理道德的内容，“道义”也是如此。就是说，“正气“是以封建的伦理道德价值观念作为基础的。“正气“作为激励爱国志士的精神力量，创造了许多可歌可泣的业绩，但从历史发展的角度来看，它的封建伦理性质也应该指出。

从“嗟余遘阳九”到“古道照颜色”为第三部分。前面是说正义赋予历史上那些忠义之士以忠烈之绩，从“嗟余”开始则转向诗人自己。“遘阳九”是说自己遭逢恶运，“隶也”句是说自己对国家危亡也无力回天。“楚囚”两句，一方面写自己被押到北方囚禁，另一方面，借楚囚南冠的典故，表达自己忠于宋室、矢志向南的心情。用典极为恰当贴切，在叙述中深刻地表达了自己的情怀。“鼎镬”两句，抒写诗人视死如归的壮烈之志。“阴房”六句，写环境的幽暗恶浊。“如此”两句，则是写自己正气在胸，百沴辟易的情形。“哀哉”六句，说自己耿耿丹心、浩浩正气是抵御“百沴”的法宝，任何邪恶之气，都不能使自己受到戕害。“哲人”四句，是全诗的结语，揭示出作歌的主旨。先哲已逝，但正气赋予他们的壮烈事迹，在史册上永远是炳炳烺烺，千古不灭。诗人从这些忠烈之士身上，得到正气的沾濡。古来忠臣义士的烈举，是诗人乐于学习的典范。“风檐”两句，显得十分从容不迫。

这首诗很长，又是五言之体，容易写得平板拖沓，但这首诗却以其慷慨悲壮拨人心弦，使读者倍受感染。这主要是诗人充塞胸中的浩然正气流溢其闻，使诗作元气淋漓，毫无干涩之感，且词气滂沛，笔力道劲，格凋沉雄。全诗以平和稳健的散文化语言，紧紧环绕对浩然正气的礼赞，于夹叙夹议中层层深入推进展开。首言浩然之气之源与形，简括干炼。表现出了作者文天祥的忠肝义胆、铮铮铁骨；在歌赞先烈的同时，展现了文天祥崇高的民族气节和伟大的爱国主义精神，塑造了一位正气凛然的民族英雄形象。