经由魏晋时儒学独尊的地位被破除后，到了南北朝时期的思想已经形成多元化的思想。在诸多的思想流派中，出现了以法治国、务实求治的主张和“无君论”等有价值的观点，也产生了消极颓废、遁世游仙的思想，影响最大的是玄学思想。南北朝时代，在思想文化领域出现了不同于两晋时期的新形势，玄学思潮归于沉寂，佛道二教继续发展。佛教大量译经，广泛流行，渗透到政治、经济、社会、民俗及文化的各个层面。儒学面临严峻挑战。由于佛教的急剧膨胀，使原来儒、玄、佛、道的相互关系及其历史格局发生新的变化。儒家学者在思想、文化上的批评焦点，由老庄玄学转向佛教，出现了大批反佛思想家。
文学南北朝时期的文学发展迅速，其中南朝风格偏向华丽纤巧，而北朝风格偏向豪放粗犷。南朝文学代表是骈文，讲究格律、词藻、用典，内容多脱离实际生活，抒发一些富贵闲愁，以庾信、应扬的文章为代表。而北朝代表人物是北地三才，即邢邵、魏收、温子升。叙事长诗以南朝的《孔雀东南飞》和北朝的《木兰诗》为代表。民歌方面，由与南北文化不同，呈现出不同的色彩和情调。《乐府诗集》即有“豔曲兴於南朝，胡音生於北俗”的说法。在文学研究方面，刘勰的《文心雕龙》成为中国第一部系统文艺理论巨著。南朝梁武帝的长子萧统组织文人编选的《昭明文选》是中国现存的最早一部诗文总集。这两部巨著都对后来中国文学的发展产生了深远影响 。同时，道教影响了中国艺术及科学。例如《游仙诗》等文学，描述神仙飘逸之妙或藉由神仙之说抒发情怀。道教名士陶弘景、陆修静均擅长神仙文学 。
史学南北朝继承了汉代以来设官修史之制。宋设著作官(宋齐梁陈时官名及分职屡有更改)，负责撰修国史(本王朝史)及帝王起居注。齐始有国史与前朝史之分。北魏亦设著作官及起居令史，使修史官与起居官逐渐分职。北齐始设史馆(或称史阁)，为专门修史机构，影响中国日后的官方修史制度。西魏、北周亦设著作官制度。南北诸朝又有大臣监修史书 。此外，南朝梁时始行编修武帝、梁元帝的“实录”，是为唐代开始一朝接一朝修实录的滥觞 。纪传体断代史书在南北朝史学仍占一席位。官修的有如沈约《宋书》、萧子显《齐书》、魏收《魏书》 ，私修的有如范晔《后汉书》 。反映社会各种状况的史书，亦在南北朝盛行。如范晔《后汉书》、沈约《宋书》当中新增“独行”、“逸民”(或“隐逸”)、“列女”等类传记各种人物面貌;宗教史籍有慧皎《高僧传》 ;记述寺院建筑的有杨炫之《洛阳伽蓝记》 ;地理类著作方面，以郦道元《水经注》为南北朝集大成之作。少数民族历史亦因五胡各族建割据政权而深受重视，成就较高的有崔鸿《十六国春秋》 。谱学(或叫谱牒学、家谱学)在南北朝门阀政治影响下而大盛一时。各豪族郡望为求巩固社会地位和政治权利，乃撰修家牒，以彰显自身血统、门第及婚宦。继家谱出现后，又有了家谱学的研究，当时便出现“统谱”、“百家谱”等书籍 。南北朝的注史之学，具代表性的有如裴松之《三国志注》。裴注着重资料搜集、补充史事，不再局限于对音训及解释史文，对中国的注史方法产生有相当影响。裴松之对史料相互考异，日后史家有所继承，如司马光撰《资治通鉴考异》。裴注里又有对前代史家的评论，这推动了中国史学批评的发展 。
宗教六国晚期出现改革道教的寇谦之，他受东晋灵宝派的影响，制作《云中音诵新科之诫》等经八十余卷，在精义经理方面无所创新，却明确声称要清理道教，除去五斗米道的三张(张陵、张衡、张鲁)伪法、租米钱税及男女合气之术，严格斋戒礼拜，使道教组织更为严密，道规教仪更为完备。南北朝时期的佛教于北魏开始流行。人们对菩萨的信仰十分流行。随著佛教的传播，发展佛像、壁画、石窟寺院等也得到了空前的发展。其中敦煌千佛洞、云岗石窟、龙门石窟、麦积山石窟成为中国造像艺术宝库之中的瑰宝。此后佛教又加入密宗、禅宗等新教派，逐渐中土化。
艺术南北朝时艺术兴盛，南方以绘画为主，北方以雕刻塑像为主 。画论、画史在此时期已建立，如谢赫的《画品》，提出绘画品鉴的六法，而其中的“气韵生动” 说更被历代画评家奉为最高水准。在佛像石窟雕像上，北朝石窟造像，著名的有云冈石窟、龙门石窟、敦煌莫高窟、麦积山石窟、天龙山石窟等。石窟艺术最雄伟的是云冈20辜的座像。佛像容貌丰满，两肩宽厚，衣褶线条紧贴身躯而雕，庄严中寓有慈祥，表现出佛的胸怀气度。彩塑最好的是敦煌莫高窟第259窟的造像，含蓄微笑的神态，给人以恬静的美感。洛阳永宁寺塔基出土的北魏泥塑残像最为精致，面目传神。随著山水诗的出现，长期以来的以表现人物为主的绘画传统开始转变，山水景色也成为绘画的内容。南朝还有不少以人物画著称的画家，也有人在团扇上画出“咫尺之内而瞻万里之遥”的山水。南齐谢赫撰著了研究绘画理论的《古画品录》，而他所总结的“六法”，已不仅限于人物画，对后世有很大影响。南朝陵墓雕刻方面，历代帝王、贵族陵墓前有神道石柱、石碑、石兽等。石兽又称避邪，由狮子造型演变而来，有驱邪、求福或升天之含意。其中已齐武帝陵前的天禄(双角石兽)、齐景帝陵前的麒麟最具代表。风格承袭汉代石兽雕刻，善于利用整块石材，以洗练的手法表现雄伟的气势。魏晋南北朝是楷书发展的青年期，其中南北朝的碑刻是楷书的宝库。北朝碑刻即所谓的魏碑书法，魄力雄浑，气象浑穆，体态多变，著名的有《龙门二十品》、《张猛龙帖》、《郑文公碑》、《石门铭》等，以及众多的墓志铭文。南朝有名的碑如《爨龙颜碑》、《瘗鹤铭》等 。