张元素医学思想的可贵之处，首先是他具有革新精神。他虚心研究学习古代的医学理论，但不拘泥古方。他明确地声称：“运气不齐，古今异轨，古方新病，不相能也”。就是说，时代不同，具体气候和患病者的体质等情况不同，病情有变化，不能完全再按过去的处方用药。他就是在这种思想的指导下，灵活地吸收前人经验，结合自己数十年的临床实践，不断总结，有了新的建树的。
张元素以研究脏腑病机为中心，成为一派医家之开山。对于脾胃病的治疗方法成为易水学派师弟相传的家法，其弟子李东垣、王好古均为中国医学史上青史留名的人物。张氏对药物学的贡献很大，其所撰《脏腑标本寒热虚实用药式》一文，探讨药物功效及临床应用，后被李时珍收入《本草纲目》之中，可见其学术影响之一斑。
张元素具体的医学成就对于后世影响广泛，主要有两个方面：
一是他的脏腑辨证说。即从人的脏腑寒热虚实来谈病机辨证的学说。对于一般内科杂病的治法，主张先从辨脏腑的虚实着手。如对肝病，他首先提出肝脏的正常生理，然后列述肝脉在各种不同病理情况下的变化，进而定出较标准的药物和处方。其它脏腑也大致如此，既有理论，又有实践经验，比前人的论述，更为深刻，有了大的发展和提高，自成一个完整的体系。
二是他的遣药制方论。即根据药物的特性处方的一疗病处方的一套理论。中医学上，把寒、热、温、凉看作药的气，把酸、苦、辛、咸、甘、淡看作药的味，气与味合，而成药性。也就是药效作用的根本所在。张元素认为各种药物的气味厚薄是不相同的，从这个观点出发，他把药物诸品分成五大类，这是他的创见。他还发明药物归经之说，取各药性之长，使它们各归其经。如同一泻药，有泻肝火的，有泻肺火的，等等。在这个基础上，张元素拟定了制方的原则，共分“风、湿、暑、燥、寒”五种制法，十分详尽。他以什么特性的药，治什么症候的病，借相生相克的关系，说明疗病的原理，具有朴素的辨证因素，这一点是很可贵的。
张元素在脏腑辨证，遣药制方两方面的理论，不仅在当时具有指导意义，就是今天，也仍为我们借鉴和运用，是对我国医学发展的重要贡献。
张元素同刘完素一样，弟子也很多。其中以李杲、王好古(均为河北人)为最著名，他们二人在易水学派中的成就最大。