吳鞠通的學術成就，集中體現在他的代表著作《溫病條辨》一書之中。首先，吳鞠通認為：傷寒與溫病，有水火之分。寒病之原，原於水；溫病之原，原於火。傷寒病之寒邪，是水之氣，而膀胱者水之腑，寒邪先傷足太陽膀胱經；溫熱病之溫邪，是火之氣，而肺者金之髒，溫邪先傷手太陰肺經，這便是傷寒與溫病病機的最根本區別。由於吳瀹齋是以這種分辨陰陽水火的理論作為溫病學說的主導思想，故采用三焦辨證綱領以別於傷寒六經分證。吳瀹齋所著《濕病條辨》前三卷即按上、中、下三焦立篇目。上焦列治法58條，方48首；中焦列治法102條，方91首；下焦列治法78條，方64首。他把風溫、溫熱、濕溫、溫疫、秋燥等病，都分為上、中、下三焦來論述。吳鞠通的三焦辨證綱領是他的學術思想的核心。他認為：上焦為濕病初期症狀（類似於呼吸係統病變）；中焦以邪入胃府為中心（類似於消化係統病變）；下焦則以溫病後期以及誤治產生變症為主（相當於機體抵抗力減退而形成的虛弱症候）。在吳鞠通之前，葉天士提出溫邪首先犯肺，逆傳心包，而肺、心包屬上焦。葉、吳兩家學術一脈相承，衛氣營血辨證和三焦辨證相輔相成，互為羽翼。吳鞠通概括其學術思想特點而有別於傷寒者，謂“傷寒論六經，由表入裏，由淺及深，橫看；本論論三焦，由上及下，亦由淺入深，豎看”。六經為橫指傷寒係寒邪自橫侵襲，由表入裏，而溫病於此有別，因而治法殊異。在此，吳鞠通囊括了宋元以降關於寒、溫之爭，綜合了王履、吳又可、楊栗山、喻嘉言、葉天士諸家有關傷寒、濕病治法應予分家的主導思想。吳鞠通的《溫病條辨》建立了以三焦辨證為綱的溫病學說體係，書中論述精辟，係統而有條理。溫病學經曆了宋元以降長時間的開拓、探索，經過清代濕病學說諸家的臨床實踐摸索和研究，積累了豐富的知識；吳鞠通在前人基礎上整理總結，完成了溫病學說體係的樹建。對此，吳瀹齋自己曾作客觀的評價：“諸賢如木工鑽眼已至九分，瑭特透此一分。”由於吳瀹齋最後作這“一分”的努力，使之圓滿貫通，其功勞不可磨滅。《溫病條辨》對後世醫家如王孟英等有較大影響。從醫學發展史的眼光來看，溫病學說至此總結出衛氣營血與三焦辨證，它所論述的是傳染病學總論而已，隨著人們對傳染病鬥爭的經驗日益豐富，醫學將向攻克各個傳染病、探索疾病預防治療方法的方向發展。
吳鞠通對醫學的貢獻，還表現在他對溫病治療上的樹建。後世醫家認為，吳瀹齋《溫病條辨》為治溫病必讀之書，中心在於其甘潤以救陰液的治法。吳鞠通用加減複脈湯作為甘潤存津治法。複脈湯又名炙甘草湯，原是張仲景用以治療傷於寒邪而心氣、陰液俱傷的方劑，吳瀹齋化裁為治療陰液耗傷的溫病，減去原方中辛溫陽藥，加上和陰之品（如白芍）而成為加減複脈湯這張名方。同時吳瀹齋還有一甲複脈、二甲複脈、三甲複脈湯等一係列方劑，用鹹寒甘潤之法，治療濕病而致陰虛不能潛陽，肝風內動，即將發生痙厥等危重病情。吳瀹齋創製的名方銀翹散、桑菊飲，廣泛應用於臨床。查葉天士散存的醫案，其中常用豆卷、連翹、銀花、桑葉等藥，吳鞠通創製上述湯方是在葉氏臨床經驗的基礎上發展的。吳瀹齋指出：對於溫熱病，“治上焦如羽（象羽毛），非輕不舉也”，他和葉天士都善長用輕清“薄劑”治病。
吳瀹齋治學審慎，精益求精，為人謙遜，為醫界所重。