此诗主要是赞美玄武禅师壁画的精美生动，从侧面说明了禅师的高雅情趣，同时诗人也表达了自己学陶渊明归隐的心愿。全诗着力表现画中事物对观画者的感染力，用典贴切，艺术独到。
首联借用东晋大画家顾恺之来赞美壁画作者的大手笔，说这满壁幽美的山水画，不知是顾恺之何年所绘，起得很不平常。顾恺之素以人物画、佛教画著称，诗人借用他当与此有关。壁画的内容画的是沧州，这里指的是神仙居住的方外境界。
颔联两句才以精炼的语言具体地再现出壁画的内容。在壁画所显示的仙境里，红日当空，峰峦和树木笼罩着一层霭霭岚气；蓝天下，大江滚滚，入海而来。这两句写出了画中的山水，完成了上面的“沧州”画意。寥寥十字就描绘了一幅青天赤日、江海奔流、石林山岚的雄浑图景，概括力表现力都很高。
颈联两句用典，乃是就画中的山中鹤和水边鸥而想起的古代高行得道的人的故事。因为要切合寺院中的壁画这一特点，所以连用《高僧传》中两个典故而毫不显得堆砌。本来画中或许只有景物鹤和鸥，可是在诗人丰富的想象之中，似乎这些飞禽是神仙高人们的伴侣，这些神仙高人虽在画上没有出现，而诗人却无处不暗示着他们的仙迹往来。这里，诗人的想象、用典达到了及其纯熟自然的境界。
尾联两句是作者观看壁画时的联想。诗人对着壁画，想象这是在庐山，当年惠远公在这里扎下草庐，避开乱世而独自修身养性，同时诗人回顾自己身处的现实境地，真想像当年的陶渊明一样，抛开尘世而随着惠远公游仙访道去。这里表现了一种消极出世的思想。这是因为当时杜甫因兵乱避居梓州，寄人篱下，生活窘困，前途渺茫，所以产生归隐山林的思想。
这首诗用到了很多和宗教有关的传说典故，将玄武庙中的顾恺之壁画描绘得精彩纷呈，用文字将名家之作刻画得栩栩如生。这首作品时以用典方式表现了这座庙宇的特点。这处庙宇的特点一是年代久远，二是临水而建，三是幽深寂静，四是多有隐者高人居住，这些特点全凭一墙壁画为证。光是这些素材，还不足以看不出此诗主题的最精彩处，加上一个“题玄武禅师屋壁”的题目，全诗的艺术效果就有了独到的地方。
杜甫的题画诗，一般不直接赞美画的逼真，而是将花当作活生生的现实，强调画中事物对观画者的感染力，这首诗与另一首《画鹰》都是如此。