葉天士還以擅長治療時疫著稱，對中醫溫病學的貢獻很大，也是溫病學說的奠基人之一。葉天士在繼承吳又可溫病學說的基礎上，係統地總結了溫病的辨證論治規律。他把溫病分為衛、氣、營、血四個階段，表示病變由淺到深的發展過程，也是溫病的辨證綱領。在處方用藥方麵，反對使用治傷寒的辛溫藥來治溫病，而主張大量采用清熱解毒的寒涼藥物。這就使溫病學說從基礎理論到臨床實踐都有很大的發展。在他的倡導下，清代研究溫病學的人與日俱增，如薛生白、章虛穀、吳鞠通、王孟英等，都在溫病學上很有成就，形成了許多著名的溫病學派。溫病學說的確立，使許多垂危的瘟疫患者獲得救治，彌補了單純用治療傷寒的方法對付一切外感病、傳染病所造成的缺欠和損失，也為今日采用中西醫結合的方法防治某些烈性傳染病提供了寶貴經驗。
由於畢生忙於診務，葉天士很少親自著述，所傳《溫熱論》、《臨症指南醫案》、《葉案存真》等書，大都是他的弟子及後人搜集整理而成的，為中國的醫學寶庫注入了新的營養液。
葉天士以其實事求是的嚴謹態度和執著不怠的探索精神，為中國的醫學事業做出了卓越貢獻。