《徐霞客遊記》首先是一部科學巨著。科學的精神，首先就在於不迷信前人舊說，善於獨立思考，注重考察實證，勇於探索求真。對於我國的山川地理，自古也不乏各種史書文獻記載。但徐霞客卻發現：“昔人誌星官輿地，多以承襲附會。”（陳函輝《徐霞客墓誌銘》）“山川麵目，多為圖經誌籍所濛。”（吳國華《鄺誌銘》）因此，他不論對於山脈河流，還是奇洞怪穴，甚至聚落村居、逸聞傳說，總要細細觀察，思考分析。遇有奇異疑問，必窮究不捨。如首遊雁蕩山時，為瞭證實《大明一統誌》中“龍湫之水，即自宕來”的記載，奮力尋湖，卻無功而返。但他不罷休，後來重遊時，改道重探，終於以親身實地的考察，得齣雁湖之水“皆與大龍湫風馬牛無及雲”的結論，推翻瞭當時最為權威的《大明一統誌》的錯誤記載。儒傢經典《禹貢》，有“岷山導江”的說法，自古以來就一直是權威之論，但徐霞客經過考察，寫齣《溯江紀源》（又名《江源考》），明確提齣：“岷流入江，而未始為江源，正如渭流入河，而未始為河源也。……故推江源者，必當以金沙為首。”甚至一些無名山水，他也往往細加分析，弄清原委。如《浙遊日記》中記載，他路過三九山，就對其山脈河流的分布走嚮進行詳細分析，領悟齣“三九”的得名由來。徐霞客對洞穴似乎情有獨鍾，遇有奇洞異穴，尤其是石灰岩溶洞，他總是不畏艱險，必欲深入細探而後快。這在《遊記》中也有大量的記載。最典型的是關於桂林的七星岩，他先後考察瞭兩次，對岩洞的位置、方嚮、大小、深淺以及洞內形態結構和洞外情況等，都作瞭詳細的記錄和生動的描寫，這些記錄和描寫竟與用現代科學手段勘測的結果十分吻閤。科學史傢們發現，《徐霞客遊記》中關於石灰岩地貌的考察和描述，比歐洲人要早一百五十年。總之，在整部《遊記》中，涉及山形地貌、懸崖岩洞、江河水文、地熱泉流、物産風俗、政區地理、道路交通、宗教民族、史跡文物等等方麵的考察研究及其豐碩成果和科學價值，都是令人驚嘆的。英國科學史傢李約瑟在其主編的《中國科學技術史》一書中說《徐霞客遊記》，“讀起來並不像是十七世紀的學者所寫的東西，倒像是一位二十世紀的學者所寫的考察記錄”。當然，徐霞客對山川地理的考察分析，也有許多不科學，甚至唯心的地方；他在旅途中遇到一些危難睏惑，有時也求神問蔔。另外，他似乎很精於堪輿學，《遊記》中經常使用龍砂、虎砂、朝山、案山等堪輿術語來分析山形水勢，這其中有多少科學和迷信的成分，還有待於進一步探討。

《徐霞客遊記》還是一部遊記文學巨著。雖然作者的本意，並非專在從事文學創作，因此從科學考察的需要，《遊記》中有大量的關於山形水勢、距離裏程等等的類似“流水賬”的記敘，但是他對神州山川的極其熱愛之情、高雅的審美情趣和卓越的文學纔華，卻自然而然地在這“流水賬”中十分鮮明地體現齣來。