在政治經濟學研究中，馬克思創造性地運用了科學的方法論，即辯證唯物主義和曆史唯物主義。具體說，馬克思主義政治經濟學的研究方法，是從表象（具體）到抽象，再由抽象上升到具體。即從資本主義最單純的因素--商品開始，揭示出資本家階級剝削與奴役雇傭工人的最本質的階級關係，提出了剩餘價值理論；在揭示資本的本質規定和提出剩餘價值理論的基礎上，馬克思又從資本的本質和剩餘價值開始，逐級逐層地上升到各種具體形態上的資本和剩餘價值的各種特殊的轉化形態，最後上升到資本主義經濟的最表麵的現象形態“三位一體的公式”（“資本--利潤，土地--地租，勞動--工資”）和資本主義社會的三大基本階級（資本家、土地所有者和雇傭勞動者）。
勞動價值學說
勞動價值學說是馬克思主義政治經濟學的基礎。馬克思運用唯物辯證法，揭示和發現了商品是使用價值和價值的矛盾統一體，並提出了勞動二重性理論，指出價值的本質是一種社會生產關係。他考察了價值表現形式以及價值規律的要求和作用，揭示了以私有製為基礎的商品經濟的基本矛盾和商品拜物教，並在勞動價值論的基礎上，解決了剩餘價值的起源和本質問題，揭示了資本主義剝削的秘密。在《資本論》第三卷中，他直接從資本主義生產出發，進而分析了由價值到生產價格的發展。他首先考察了剩餘價值轉化為利潤，利潤轉化為平均利潤，由於生產部門內部和部門之間的激烈競爭，等量資本要求得到等量利潤。隨著利潤轉化為平均利潤，價值也就轉化為生產價格。生產價格等於生產費用加上平均利潤。
剩餘價值學說
剩餘價值學說是馬克思經濟理論的基石，是關於剩餘價值的起源和本質、生產和分配的理論體係。在勞動價值論的基礎上，馬克思區分了勞動和勞動力、不變資本和可變資本，進一步闡明了資本主義的生產過程是勞動過程和價值增值殖過程的統一，論述了剩餘價值生產的兩種方法--絕對剩餘價值的生產和相對剩餘價值的生產，揭示了剩餘價值生產的來源、本質和特點。同時馬克思還分析了商業資本和商業利潤、借貸資本和利息、地租等的產生和本質，分析了剩餘價值的分割問題。
資本積累和無產階級貧困化學說
在《資本論》中，馬克思集中而係統地論述了資本積累和無產階級貧困化的學說。主要包括以下幾個方麵：（1）資本有機構成不斷提高和可變資本相對量遞減的規律；關於產業後備軍的形成和相對“過剩人口”的表現形式；關於資本積累的一般規律和無產階級貧困化的學說；資本主義積累一般規律的特殊表現--平均利潤率下降趨勢的規律；資本積累的曆史趨勢。
社會總資本的再生產和經濟危機學說
馬克思關於社會總資本的再生產和流通理論，主要研究資本在流通領域中的形態變換、循環和周轉，特別是不僅從個別資本角度，而且從社會總資本的角度考察了社會總資本的再生產和流通的條件、比例關係和運動規律，從而在總體上揭露了資本主義的對抗性矛盾及其曆史局限性。在再生產理論的基礎上，馬克思提出了資本主義再生產的周期和經濟危機理論，分析了資本主義生產的基本矛盾，以及經濟危機的表現、實質和階段。指出經濟危機是資本主義製度的必然產物。
此外，馬克思還與恩格斯一道，提出並創立了關於社會主義和共產主義的經濟學說。主要包括：關於共產主義社會發展兩個階段的學說；關於社會主義所有製及其形式的學說；關於按勞分配的學說；關於社會主義條件下自覺利用經濟規律和計劃管理的學說。