Descartovým prvním významným délem byla Rozprava o metodě (Discours de la méthode, 1637) napsaná francouzsky, a to pozoruhodně elegantním a vytříbeným stylem. V této knize formuluje Descartes svůj životní cí1 - zaměřit své myšlení na systematické objevování pravdy a vymýcení omylu. Po Rozpravě následovalo Descartovo mistrovské dílo Úvahy o první filosofii, (Meditationes de prima philosophia) uveřejněné latinsky v roce 1641, hned potom řada námitek různých autorů a Descartovy reakce na ně. Jeho další důležité filosofické práce byly Principy filosofie (Principia philosophiae, 1644) a Pojednání o vášních (Traité des passions, 1649). První představuje náročný pokus systematizovat jeho filosofickou metodu a odvodit z ní základy pro popis fyzického světa. Druhé bylo zkoumáním filosofie duše.
Navzdory obrovskému vlivu experimentální vědy nebyl filosofům Descartovy doby jasný rozdíl mezi vědou a filosofií. Sám Descartes - i když byl velkým odborníkem ve fyzice a opravdovým matematickým géniem - si tento rozdíl uvědomoval jen pomalu. Dospěl však k přesvědčení, že lidské poznání, jak to vyjádřil, je strom, jehož kmenem je fyzika a kořeny metafyzika. Základ lidského poznání může být rozpoznán jen v rámci metafyzických zkoumání. A "pro správné filosofování... musíme největší péči věnovat tomu, abychom jako pravdivé nepřipustili nic, co nemůžeme jako pravdivé prokázat". Musíme proto přijmout "metodu pochybování", abychom dospěli k tvrzením, která nemohou být rozumně zpochybněna.
O tom, že by mohl zpochybnit v podstatě vše, čemu normálně věřil, přesvědčily Descarta dva argumenty. První argument vychází ze snění. Věřím, že sedím u ohně s kusem papíru v ruce. Proč? Protože mě o tom informují mé smysly. Ale není možné, že sním? Ve snech mně smysly předávají informace téhož druhu, jaké přijímám, když bdím. Tedy jak vím, že právě nesním?
Existují přesvědčení, kterými argument snu neotřese - přesvědčení týkající se něčeho nanejvýš obecného, co nacházíme například v matematice. "Ať bdím, nebo spím," píše Descartes v první Úvaze, "dvě a tři dává dohromady pět, a čtverec nemá víc než čtyři strany." Žádá nás proto, abychom si představili ducha s takovou silou a zlobou, že ve mně vyvolá všechny mé zážitky a zkušenosti, a všechna přesvědčení, která s nimi spojuji, a výslovně mně chce v obém oklamat. Jakou mám jistotu, že tento "zlý duch" není reálnou příčinou mé aktuální víry a zkušenosti? Je neúčelné namítat, že tato hypotéza je krajně nepravděpodobná. Krátce řečeno, bez jistot, na které je možné se spolehnout, se nemám jak dozvědět, co je pravděpodobné a co ne. Vzhledem k tomu, že mou vlastní zkušenost lze stejně dobře vysvětlit přesvědčením zdravého rozumu o vnějším světě, jako hypotézou zlého ducha, neposkytuje mi tato zkušenost základ k tomu, abych si mezi oběma zvolil. Descartes dokonce připouští (viz např. Principy, l, 5, 6), že zlý duch by mně mohl klamat "v těch věcech, které se nám zdají nanejvýš evidentní", jako je matematika - což bylo doznání, které ohrožuje jeho vlastní řešení těchto skeptických problémů.
Descartes učinil závěr, že nemůže začít žádnou premisou, s výjimkou takové, o které nemůže pochybovat. Metafyzika musí vycházet z pravd, které jsou nejen evidentní, ale v určitém smyslu schopné verifikovat samy sebe; jinak to bude výstřel naslepo. Pokračoval hledáním takové pravdy úvahou: "...i když jsem chtěl myslit, že vše je klamné, je nezbytně nutno, abych já, který tak myslím, existoval; a pozoruje, že tato pravda: myslím, tedy jsem, je tak pevná a jistá, že ani nejvýstřednější předpoklady skeptiků nejsou schopny jí otřást, soudil jsem, že ji mohu přijmout bez obavy za první zásadu filosofie, již jsem hledal." (Rozprava o metodě) V Úvahách Descartes pokračuje: "Tvrzení já jsem, já existuji je nutně pravdivé, kdykoli si je vybavím nebo pojmu ve svém myšlení." Jinými slovy, výrok, “já existuji" potvrzuje sám sebe.
Podobnou argumentaci můžeme vést pro výrok , „já myslím", který verifikuje sám sebe v samotném aktu Má filosofie může začít z dvou nezpochybnitelných premis, které také vyjadřují eventuální a skutečné pravdy o světě.
Můžeme říci, že pravdivost výroku ,“já existuji" je evidentní. Descartes volí spíše formulaci, že je zjevná "přirozenému světlu" rozumu. Jinými slovy, je poznávána procesem, který může být vnímán jako platný kýmkoli, kdo vůbec uvažuje. Existence tohoto "přirozeného světla" není libovolnou domněnkou, ale předpokladem veškeré filosofické argumentace. Musí být přece nějaký bod, ve kterém rozum nachází zjevnou platnost argumentu nebo pravdivost myšlenky. Jinak by byl zpochybněním ohrožen i sám proces dokazování a zavládl by absolutní skepticismus. Bez nějaké důvěry v rozum nemůže být dokázán ani skepticismus, ani jeho protipól a jediným výsledkem by byla absolutní intelektuální temnota. Je nasnadě, že Descartes v žádném případě nezamýšlel dovést svou metodu radikálního pochybování k absolutnímu skepticismu; takový skepticismus by právem pokládal za vnitřně rozporný.
Když Descartes stanovil svou vlastní existenci, pokračoval úvahou o své vlastní podstatě. Je jasné, konstatoval, že jsem věc, která myslí. A jestliže sám sebe nemohu vnímat jinak než jako myslícího, patří myšlení k mé podstatě. ("Myslet" - cogitare - bylo pro Descarta slovo se širokým použitím s zahrnovalo všechny vědomé projevy duševního života.) A ať se snažím sebevíc, nemohu kromě myšlení najít žádnou jinou vlastnost, která patří k mé podstatě. Ačkoli se mi například zdá, že mám tělo, které se pohybuje podle mé vůle, mohu se snadno vnímat i jako existence bez těla. Proto vlastnictví těla není mojí podstatnou vlastností. Mohl bych případně (i když je věcí víry, zda skutečně budu) existovat po smrti těla. I tak budu dál existovat jako myslící věc.
Tuto argumentaci, obsahující Descartovu obhajobu tvrzení o přinejmenším možnosti nesmrtelnosti, je možno v mnoha ohledech kritizovat. Ať tak či onak, tato úvaha zformulovala základ velmi důležité karteziánské teze, která po staletí dominovala filosofii a kterou Descartes vyjádřil slovy, že existuje "skutečný rozdíl" mezi tělem a duší. S touto tezí je spojený názor, ke kterému se ještě stručně vrátíme a jenž vzhledem k nedávným diskusím označím za "karteziánskou teorii mysli".
Nyní se musíme vrátit k těm částem Descartovy filosofie, pro něž je především připomínán - k jeho názorům na duši a hmotu na jedné straně a na intelekt a smysly na straně druhé. Pro tyto názory pokládáme dnes Descarta za zakladatele obou hlavních filosořických směrů sedmnáctého a osmnáctého století: racionalismu a empirismu. Descartův názor na hmotu je úzce spjat s jeho epistemologií. Ve slavné pasáži z Úvah uvažuje zhruba následovně: Představme si hrudku vosku určitého tvaru, určité velikosti, barvy a vůně. Zkrátka s určitými smyslově vnímatelnými kvalitami. Nabízí se konstatování, že smysly mně odkrývají podstatu této voskové hrudky a informují mne o tom, jaká opravdu je. Ale když ji přiblížím k ohni, zjistím, že barva, tvar, tvrdost, vůně – slovem všechny vlastnosti, kterými bych ji mohl popsat a odlišit od jiných věcí – podléhají změně a mohou dokonce docela zmizet. A přece je to tentýž kus vosku. Z toho podle Descarta vyplývá, své smysly postižitelné kvality má jen náhodně, akcidentálně – nejsou v jeho podstatě esenciální.
Když o tom Descartes o této věcí uvažoval, dospěl k závěru, že smysly jsou, vnitřně nespolehlivé při rozeznávání reality vnějšího světa, a že skutečné podstata fyzikálních objektů musí spočívat v něčem jiném, než ve smyslových kvalitách. Tyto kvality konstituují pouze přechodný modus, do kterého se halí skutečná fyzikální esence, a když máme tuto esenci poznat, musíme se radit nikoli se smysly, ale s rozumem, který jediný je s to uchopit esenci věcí. Co je tedy esencí fyzikálních objektů, co je - ptá se Descartes - materiální substance nebo těleso? Zdá se, že jedinými vlastnostmi, které má vosk esenciálně, je rozprostraněnost v prostoru, spolu s tvárností a proměnlivostí. Jinými slovy, materiální substance spočívá v rozprostraněnosti (prostoru) spolu s různými mody, v nichž a jejichž prostřednictvím se -' rozprostraněnost může měnit. Z tohoto závěru vyplývá první princip fyzikální vědy, ve kterém Descarta dále utvrdily jeho úvahy o geometrii. Ukázaly mu, že opravdu máme ,~jasné a zřetelné" představy o všech ideách rozprostraněnosti a můžeme její vlastnosti poznávat jedině rozumem:, pomocí deduktivní vědy, která se neodvolává na smyslově vnímatelné vlastnosti věcí.
Tato argumentace, byla také nejjasnější formulací Descartova stanoviska, které vešlo později ve známost jako racionalismus. Racionalismus nachází klíč k poznání, a to i k poznání "vnímatelných" věcí, spíše v racionální reflexi než v empirickém pozorování. Příklad s voskem ukazuje, že nedůvěra ke smyslům a racionalistické učení o poznatelnosti esence jsou těsně propojené a společně hledají apriorní principy zkoumání. Takové principy (podobné axiomům v geometrii) ústí do nevyhnutelných, univerzálních pravd.