Son œuvre est écrite en latin ou en français. Toute sa vie philosophique est portée par l'idée que les substances créées trouvent leur principe d'individuation (le fait qu'elles sont uniques) dans une identité totale de la forme et de la matière. Dans son premier livre, De arte combinatoria (1666), il tente de définir une logique et une combinatoire des pensées humaines ; il reviendra toute sa vie sur l'idée qu'il existe un alphabet des pensées humaines, c'est-à-dire la liste des permutations et des combinaisons qui permettent de former toutes les pensées. Le raisonnement se réduira alors à une opération mécanique.
Après l'année 1666, une autre date clé dans la vie de Leibniz est celle de son séjour à Paris (1672), où il rencontre Huygens. Il découvre peu après le calcul différentiel et fonde le calcul infinitésimal (1676), proposant les notations de la différentielle et de l'intégrale encore employées aujourd'hui. Il s'initie aux idées politiques, à la jurisprudence ; il affirme qu'il y a compatibilité entre raison et religion. Sa renommée grandit : il est invité à séjourner chez Pierre le Grand (1712). Mais il est souvent incompris, et Voltaire se moquera toute sa vie d'idées apparemment leibniziennes, mais caricaturées.
Sa dernière philosophie, que retrace la Monadologie, écrite en 1714 et publiée en 1721, est un spiritualisme mathématique : tout part de Dieu, dont l'existence est parfaitement démontrable. C'est Dieu qui conçoit les essences possibles, dites monades, et leurs combinaisons ; ces dernières constituent l'harmonie du monde, qui est préétablie. Ses principales œuvres sont : Nouveaux Essais sur l'entendement humain (1704), Essais de théodicée (1710) et la Monadologie (1714).