畫卷設計周密，色彩絢麗，用筆精細，成功地採用了散點透視法，將主題又分成六段，各段均以綿延的山體爲主要表現對象，自然而連貫。
或以長橋相連，或以流水貫通，使各段山水既相對獨立，又相互關聯，巧妙地連成一體，靈活地體現了“景隨步移”的藝術效果，將不同視點的印象統一起來，巧妙地組織了空間。
《千里江山圖》在構圖上，取平遠之勢。
此外，高遠、深遠、平遠多種構圖方式的穿插使用更使畫面跌宕起伏，富有強烈的韻律感，引人入勝。
畫面氣象恢宏壯觀，江山千里，蒼蒼莽莽，浩浩無涯，可謂名實相符。
畫中千山萬壑，星羅棋佈，大小高平，爭雄競秀，重重疊疊，俱浸於大江之中。
山間高崖萬丈瀑布直下，曲徑通幽，房舍屋宇點綴其間，綠柳紅花，長松修竹，景色秀麗。
山水間野渡漁村、水榭樓臺，水磨長橋各依地勢，與山川湖泊相輝映。
或見亂岡如積，島嶼相疊；或見汀渚綿延，羣峯聳立；又或大江曠遠，水天相接，長橋如帶，巒岫岡勢；或低坡遠處，淡嶺遙設；或秀巖崚嶒，映帶不絕。
其山間嶺上，有竹籬茅舍，莊園寺觀，道路相通，皆可行、可望、可遊、可居。
其間人物如蟻，不可勝數，論山河壯觀雄偉之表現，前無古人。
這幅畫的將細節做到了極致，但對後世文化影響最大的，還是那別具一格的高超技法。
這幅畫雖然歷千年之久，部分顏色已經脫落，但是其畫法仍然清晰可辨，並突出顯示了礦物質石色的富麗裝飾效果。
山石之畫法，是先用濃、淡線條勾出輪廓，再以柔潤而長短不一的線條加皴，峯頂皴法似荷葉皴，線條不剛不硬，之後再用淡墨加赭石或花青渲染，渲染多在前後兩石中的後面一石，之後再罩染赭色，石頭頂部以汁綠接染，再以石青或石綠罩染，山石下部保留赭石色。
山石之青與綠色往往前後各異，互相映襯，且顏色較厚故容易剝落。
水天交界處以赭色接染，畫面渾然一體。
遠山則以赭色爲主，不施青綠等色以示空間之遠。
水色全以汁綠染出，礦物、植物顏色融合使用，將中國畫色彩的表現力發揮到極致。
在設色和筆法上繼承了隋唐以來的“青綠山水”畫法，即以石青、石綠等礦物顏料爲主，設色具有一定的裝飾性，並作適當誇張。
畫家在較爲單純的藍綠色調中尋求變化，雖然以青綠爲主色調，但在施色時注重手法的變化，色彩或渾厚，或輕盈，間以赭色爲襯，使畫面層次分明，色如寶石之光彩照人。
石青、石綠爲礦物色且極具覆蓋性，經層層罩染，物象凝重莊嚴，層次感強，與整幅畫面渾然一體，豔而不俗。
雖不似金碧山水一般勾勒金線，然堂皇之氣盎然。王希孟繼承傳統，畫面細緻入微，並充分體現出北宋時期院畫風格之工整與嚴謹。
此圖可謂筆精墨妙，人物雖細小如蟻，卻姿態分明；飛鳥只輕輕一點，即具翱翔之勢。微波水紋均一筆筆畫出，漁舟遊船蕩曳其間，使畫面平添動感。綜觀全幅，又不失雄闊之境界與恢宏之氣勢。
刻劃形象輪廓，也融匯了其他技法，如樹幹用沒骨法，屋宇用界畫，遠山有寫意用筆，山坡有效法和點染，豐富充實了青綠山水的表現能力。
描繪對象時，用筆十分精細，一絲不苟，浩瀚的河水均用細筆勾出波紋，樹上的花葉，都用色、墨一一點出，細小如豆的人物，服飾也各有區別。但同時又有取捨提煉，如人物不勾衣褶，着重表現動態，顯得生動活潑，衆多的橋樑、船隻、房屋、水榭形制和位置都不盡相同，毫無繁複之感。
神州文化已知的人物畫作，能跟這幅《千里江山圖》相提並論的，恐怕就只有神州國寶《清明上河圖》了，但這兩幅畫又是風格迥異。
《清明上河圖》的價值在於人物衆多，細節精妙，佈局宏大，而且故事色彩極爲清晰。
而《千里江山圖》在擁有這些特點的同時，更突出了立體感，即便洗盡鉛華色澤暗淡，但依然能給人一種身臨其境的直觀感受，這纔是這幅畫的靈魂所在，更是它本身價值的體現。