与汉初黄老道家的偏向君人南面之术不同，《淮南子》更加自觉地从老子庄子的自然天道思想中汲取思想资源，并进一步发挥，形成了独特的、具有综合色彩的自然天道观。
《淮南子》继承了《老子》以“道”为天地之根源的思想，指出：
道者，覆天载地，廓四方，柝八极，高不可际，深不可测，包裹天地，禀授无形。（《淮南子•原道》）
古未有天地之时，惟像无形，窈窈冥冥……有二神混生，经天营地，孔乎莫知其所终极，滔乎莫知其所止息，于是乃别为阴阳，离为八极，刚柔相成，万物乃形。（《淮南子•精神》）
“道”先天地而生，无形无象，卷舒曲张，幽明互济，刚柔相摩。然后二神从中混生，别为阴阳，再由阴阳的刚柔交错，而产生出宇宙天地间的万事万物。所以，“道”是《淮南子》哲学的最高范畴，是天地的根源和万物的始祖。
具体阐释宇宙万物的形成过程时，《淮南子》形成了以“元气”为核心的宇宙生成论。宇宙生成论是中国古代哲学关注的特殊主题之一。《淮南子》的宇宙论一方面总结了当时自然科学认识的最新成果，另一方面发展老子的自然天道思想，形成了以“元气”为核心的、极具特色的宇宙生成理论。它说：
天地未形，冯冯翼翼，洞洞灟灟，故曰太昭。道始于虚廓，虚廓生宇宙，宇宙生气，气有涯垠，清阳者薄靡而为天，重浊者凝滞而为地。清妙之合专易，重浊之凝竭难。故天先成而地后定。天地之袭精为阴阳，阴阳之专精为四时，四时之散精为万物。（《淮南子•天文》）
“道”存在于混沌未分的原始状态之中。从混沌之中又产生出“宇”（空间）和“宙”时间。元气从宇宙中产生，元气充溢于宇宙的范围之内，其中清阳的部分向上升扬而形成天，重浊的部分则向下凝结而形成地。天地中的精气汇成阴阳，再由阴阳生四时，四时成万物。在《淮南子》所描述的奇特的宇宙生成模式中，道具有创生性，气占据着枢纽的位置。气是由虚廓无涯的道、宇宙转生出有形天地万物的关键。因此，从直接的源头来讲，天地、阴阳都是由元气所形成的，包括人在内的万物也是由元气产生的，“烦气为虫，精气为人”（《淮南子•精神》）。
《淮南子》特别看重《老子》的“道生一，一生二，二生三，二生万物”的模式，突出“一”在衍生万物过程中的重要作用。它说：
道始于一，一而不生，故分而为阴阳，阴阳合和而万物生。故曰：一生二，二生三，三生万物。（《淮南子•天文》）
所谓无形者，一之谓也。所谓一者，无匹合于天下者也。卓然独立，块然独处，上通九天，下贯九野。圆不中规，方不中矩。大浑而为一，弃累而无根。怀囊天地，为道开门。（《淮南子•原道》）
道者，一立而万物生矣。是故一之理，施四海；一之解，际天地……万物之总，皆阅一孔；百事之根，皆出一门。（《淮南子•原道》）
《淮南子》的思想体系中，“一”实质上具有两层含义：一方面，“一”就是无形无象的“道”的指代。“一”所具有的“卓然独立，块然独处，上通九天，下贯九野”而“无匹合于天下”的特征，无疑都是“道”才具有的。所以，在这层意义，“一”即是“道”。浑一的道分而为阴阳之气，阴阳之气相互感应产生万物。另一方面，“一”又指“道”作用的法则。“道”正是以“一”为根本法则而作用天地、衍生万物的。
