这篇文章采用记叙、描写、议论、抒情相结合的手法，相互映衬、融合、生发，浑然成篇。
第一段写三人相会的情形，着墨不多，而其背景、时间、地点以及人物关系交代得一清二楚。从“微之反棹送予”这一细节中，则可体会到元、白二人的深挚情谊。用笔简妙，为下文抒写惜别之情预作铺垫。
第二段写三人发现并游览三游洞的经过，是本文的重点所在。临别之际，不忍分手，彼此牵引着船，久久地在江中来回航行，忽闻石间泉声，便下船上岸，步入缺岸寻找。他们一边循声探索，一边观赏景物。石则观其形状之“怪”，像人工着意堆叠和劈削而成；而石钟乳就像张开的臂膀和下垂的旗帜。泉则赏其势态之“奇”，像飞泻，像喷洒，像悬挂的白带，像不断的白线。动静结合，给人如临其境的感觉。他们又把船拴在岩石下，割杂革，除障碍，进洞游览。作者突出“险”“惊”“幻”三字。“梯危缒滑”“休而复上者”达四五次之多，攀登艰难，写出洞的险峭、滑溜；水石相击，发出“磷磷凿凿”的巨响，溅出如珠似玉的水花，作者以“惊动耳目”四字，写出了自己的独特感受。洞中黄昏，景色奇绝：“俄而峡山昏黑，云破月出，光气含吐，互相明灭，晶荧玲珑。象生其中。”寥寥几笔，便把洞中光彩变幻的景物如画般地展现，使人目夺神移。这“险”“惊”“幻”的景色，描绘得神奇美妙，作者犹有“虽有敏口，不能名状”的遗憾。
末段因景伤情，抒写“怜奇惜别”的感慨，加深了文章的思想内涵。爱景之奇，惜友之别，二者融为一体。三人的对话，“且叹且言”，尤其是作者的慨叹，借此喻彼，含英才被贬之意，意味更为深长。末了，以介绍作序原因、洞名来历及三游洞的具体位置作结，收笔从容自然。
全篇语言凝炼精粹，晶莹润畅，且善用比喻，善于描摹，生动地写出景物的本质特征，写作技巧是很高超的。