黄道周祖籍莆田，生于福建铜山，年少家贫，自幼聪颖好学。
万历十八年（1590年），5岁的黄道周就学于铜山崇文书院，几年后就善于写文章。
万历二十七年（1599年），14岁的黄道周游学广东，获得“闽海才子”的赞誉。
万历三十一年（1603年），18岁的黄道周住在铜山海中塔屿攻读《易》。
万里三十三年（1605年），20岁时，黄道周开始与灵通山结缘。
万历三十六年（1608年），23岁的黄道周开始致力于讲学著作。
万历三十八年（1610年），25岁的黄道周携母迁居漳浦县城。
万历四十一年（1613年），黄道周28岁后在县城东郊的东皋隐居，潜心撰书。
天启二年（1622年），38岁的黄道周中进士，与倪元璐、王铎同科。先后任明天启朝翰林编修、经筵展书官，崇祯朝翰林侍讲学士、经筵展书官。黄道周感激考官袁可立的赏识，为先师作《节寰袁公传》，记述其一生坎坷多艰的为官历程，“以写其胸中砰訇磊落之气”。袁可立是明万历年间的言官，曾因直言进谏被万历皇帝先是降三级，再贬再谏，后被罢官回籍二十六年。也是明末抗清主战派将领，对黄道周一生影响很大，后来黄道周为钱龙锡辩冤和反对杨嗣昌议和直谏皇帝，成为一代抗清名臣，颇有先师袁可立刚直之风。
崇祯三年（1630年），朝廷对袁崇焕案追究责任，原大学士钱龙锡被牵连，论定死罪。事发，整个朝廷没有一个敢为钱龙锡辩护的。只有黄道周出于义愤，半夜起草奏疏，送进宫内向皇帝申诉冤抑，为钱龙锡辩冤。疏中直指崇祯的过失：现在圣上杀了多次阁臣，只是白白地损害了国家。崇祯帝大怒，认为他是曲意庇护钱龙锡，着令回奏。黄道周再疏辩解，表明自己“区区寸心”，“为国体、边计、士气、人心留此一段实话”。他此次抗疏几次触犯了严法，降三级调用。由于他据理争辩，钱龙锡方得不死。尽管他不惧死极力为钱龙锡辩护，但也绝不因此就为袁崇焕进行任何开脱，他指出：袁崇焕只是杀了一个毛文龙，就想要换取五年按兵不动的僵持阶段，期此来坐收胜利，最后只是自己被磔死，让天下人耻笑。
崇祯五年（1632年）正月，黄道周因病请求归休。将要离京时，他又上疏指出：小人被任用，掌握权柄，实则怀揣着违犯圣上命令的逆心，所以导致士人和普通百姓跟皇上都不是一条心，兵匪劫掠侵夺的祸乱发生，天下动荡不安，礼乐升平的景象一去不复返。因此他建议崇祯帝辞退小人，任用贤德之人，并举荐一批有才有志之士。奏疏送上之后，崇祯帝用“利用关系肆意保举无真实才干之人，对当下局势胡乱臆测、凭空捏造”的罪名削去黄道周的官籍，将他贬为庶民。黄道周罢官之后，南下返回故乡，途中经过浙江，便答应了浙江学子的请求，在余杭大涤山建书院授业；后返乡在漳州紫阳书院聚徒讲学。
崇祯九年（1636年），崇祯帝召回黄道周，恢复他原来的官职，升迁至左谕德，提拔他当詹事府少詹事，兼翰林侍读学士，充经筵日讲官。
崇祯十一年（1638年），黄道周指斥大臣杨嗣昌等，私下与清廷议和，七月初五，崇祯帝在殿前平台召开御前会议，黄道周与杨嗣昌上前辩论，他不顾冒犯君上的威严，据理力争。崇祯帝袒护杨嗣昌，呵斥他：“一生学问只办得一张佞口！”黄道周高声争辩：我在皇上面前敢忠言直谏被称作是奸佞之人，难道在皇上面前阿谀奉承的人就是忠诚之士了吗？他厉声直逼崇祯帝：圣上忠奸不分，那么邪恶和正义混淆，如何治理好国家？这场有名的辩论之后黄道周被连贬六级，调任江西按察司照磨。
崇祯十三年（1640年），江西巡抚解学龙以“忠孝”为由向朝廷举荐黄道周。解学龙说：黄道周通晓经书，可以担任辅臣。崇祯帝听后大怒，下令逮捕二人入狱，以“伪学欺世”之罪重治。由于几位大臣力谏，改为廷杖八十，永远充军广西。
崇祯十四年（1641年），杨嗣昌暴病而亡。崇祯回想起黄道周当初的预言，便下旨将黄道周复官，入京召见。此时，河南已被李自成农民军攻占，关外大明领土也皆被清军占领，黄道周见朝廷昏庸无道，国运已尽，遂告病辞官，回到老家福建漳浦，结庐先人墓侧，专心著述。
崇祯十七年（1644年），明亡后，黄道周任南明弘光朝吏部侍郎、礼部尚书，“严肃冷峻，为人正直，不追随世俗”，杨廷麟曾力荐他充讲官兼直经筵。
顺治二年（弘光元年，1645年）四月二十五，南京城破后，弘光政权灭亡，黄道周返回福建，到了福州。隆武帝封他为武英殿大学士兼吏、兵二部尚书。当时清廷颁布剃发令，江南人民求救于南明隆武朝廷，黄道周返乡筹兵。
顺治二年（南明隆武元年，1645年）九月十九日，黄道周募众数千人，仅有十几匹马，还有可以供应一个月的粮食，出仙霞关，抗击清兵。十月初，黄道周率众抵达广信（今上饶），募得三个月兵粮，兵分三路，向清兵发起进攻，一路向西攻打抚州（今临川），另两路北上分攻婺源、休宁，不久之后三路都被打败。十二月六日，黄道周率队向婺源出发，至童家坊，得知乐平已经陷落。二十四日，抵达明堂里的时候，队伍遭遇清兵的埋伏，黄道周被清朝徽州守将张天禄俘获，送到南京狱中。在狱中，他吟咏如故，有诗云：六十年来事已非，翻翻复复少生机。老臣挤尽一腔血，会看中原万里归。清廷派使洪承畴劝降，黄道周写下这样一副对联：“史笔流芳，虽未成功终可法；洪恩浩荡，不能报国反成仇。”将史可法与洪承畴对比。洪承畴又羞又愧，上疏请求免道周死刑，清廷不准。后绝食十二日，期间其妻蔡氏来信：忠臣有国无家，请不要顾及家里。
顺治三年（南明隆武二年，1646年）三月五日（4月20日），黄道周就义。临刑前，他洗好手换好衣服，取得纸墨，画了一幅长松怪石赠人，并给家人留下遗言：我之前因为遵循仁义之道而不死，所以能够平安地渡过困境；而如今贤才都从天上陨落，所以只有我临危受命，死守善道。就义的时候，他的老仆人悲伤地为他落泪，黄道周安慰他说：我是为天下大义而死的，已经算得上是尽享天年，你为什么要替我哀伤呢？于是从容就刑。到了东华门刑场上，黄道周向南方再拜，他撕裂衣服，咬破手指，留了一封血书送给家人：“纲常万古，节义千秋；天地知我，家人无忧。”大意为纲常节义是恒久不变的美德，天地也理解我的心愿，希望家人无忧。临刑前，他大呼：天下哪能有怕死的黄道周呢？最后头已经断了，而身子直直地竖立不倒。死后，人们从他的衣服里发现“大明孤臣黄道周”七个大字。他的门人蔡春溶、赖继谨、赵士超和毛玉洁同日被杀，人称“黄门四君子”。
讣讯传至福京（今福州），南明绍武皇帝震惊之下，命令停止临朝以示哀悼，特赐谥“忠烈”，赠文明伯，并令在福州为黄道周立“闵忠”庙，树“中兴大功”坊；另在漳浦立“报忠”庙，树“中兴荩辅”坊，春秋奠祭。百年后，清乾隆皇帝为褒扬黄道周忠节，追谥“忠端”。
黄道周著作甚丰。有《儒行集传》《石斋集》《易象正义》《春秋揆》《孝经集传》等，后人辑成《黄漳浦先生全集》，存诗两千余首，被俘后“见三光”的牢室中所作三百多首诗，出自忧愤，最为感人。
根据王文径先生的统计，黄道周的著述存有《易》类十三种、《尚书》类四种、《诗经》类五种、《周礼》类一种、《礼记》类九种、《孝经》类七种、问业类五种、史学类十一种、制艺类六种、时论类四种、奏疏类二种、诗赋类十三种、书法理论类九种、尺牍类二种、类别待考类三种，共约一百四十余万字。
黄道周楷书代表作有：《定本孝经册》《张溥墓志铭》《致祖台札》《后死吟等三十首》《致郑牧仲札》《己卯初冬和戴伯闇诗翰卷》等。
黄道周行草代表作有：《舟次吴江诗册》《为倪元璐母寿作诗册》《致仲球、叔宝札》《赠无涯答诸友诗卷》《双溪口惠政碑卷》《榕颂卷》《日从云间诸友札》等。
厦门大学侯真平先生《黄道周纪年著述书画考》记载，黄道周绘画作品有《群松图》《十八松图》卷、《天下七松图》《奇松长卷》《松石图》《钓台八松图》《石梁樵径松图》《松图》《寒松问少年幅》《武夷图轴》《雁荡图》轴、《为次风作设色山水卷》《山水图》《水墨山水轴》《山水立轴》《空山啼鸟图轴》《为辟疆作山水册》《泼墨山水图》《芝兰竹石图》《兴竹图轴》《石斋斋中石图》《雪石图》《临（元）倪瓒小幅》《文魁图》轴、《陆游画像》团扇、《临难作水墨长松怪石大画二幅》共二十七幅"。
崇祯十七年（1644年），清兵入关。不久，凤阳总督马士英挟福王朱由崧在南京建立弘光小朝廷，偏安江左。黄道周奉召入京，任礼部尚书。他报国心切，上任后立即陈述自己收复失地的七条办法，矢志力挽狂澜。在这民族危亡时刻，黄道周看到昏庸无能为汉奸所摆布的统治者，南明朝野一片残破局面。于是他上疏给浙江的潞王，请召刘宗周、姜曰广诸人，以收拾人心，并要求唐王朱聿键准他领兵北上抗清，以期收复疆土，实现自己的素志。
顺治二年（南明隆武元年，1645年）7月21日，黄道周在福州校场举行誓师，揭出抗清义旗。八闽父老纷纷送子弟前来参加义军。誓师后，黄道周率门生蔡春容、赖继谨、赵士超等和子弟兵约1000人，向信州进发。他一路招募志士，筹措粮饷。由于抗清事业深得民心，他在延平募得志士陈雄飞、应士鍈等人，至建宁募得志士高万荣、应天祥等人。漳州张天维、莆田林尧佐等人，也先后带领所招募的士兵赶来参加。沿途许多农民听到黄道周出师抗清，纷纷“荷锄从之”。他们没有武器，就拿着农具、木棍，参加队伍，这就是人们所谓“扁担兵”。在建阳，黄道周把队伍编为十二营，每营384人。队伍进行几次操练后，就北上准备与清军作战。不久，道周队伍到达信州（今江西上饶）、徽州（今安徽歙县）。这时，信州詹兆恒、金华郑守书、常山吕继望、东乡张受禄等，也都率领所招募的队伍前来汇合，一时竟成为将达万人的抗清大军，军声为之一振。
顺治二年（南明隆武元年，1645年）10月，黄道周把队伍分成三路抗击清军。一路出抚州（今江西抚州），一路出婺源（今江西婺源），一路出休宁（今安徽休宁）。义军首战取得胜利，打击了清军的骄横气焰；接着又大败叛军张天禄，攻占信州城。信州百姓夹道欢呼，担来酒浆慰劳义军。但由于以寡敌众，各路队伍又没有很好配合；婺源、九都、抚州等战役，都遭受失败，伤亡惨重。而婺源、抚州两路的失败，使情况迅速恶化。黄道周只得一面向唐王请求援兵，一面召集部下共商对策，他说：“与其坐而溃败，无以报朝廷，不如一战决也。”12月6日，道周便和将士及乡勇千余人，奋勇前进，誓与清军决一死战。他勉励大家不要辜负八闽父老的重托，要抱定“有敌无我，有我无敌”的决心，誓与清军血战到底。至婺源明堂里时，义军被清军重重包围。后因寡不敌众，道周不幸战败被俘。
黄道周生当明末乱世之际，清兵入关，国事危急，国事军情时时牵动着黄道周的心，因此诗中对时事多有反映，诗人将个人的生命与国家的危难紧紧联系在一起。
黄道周的诗歌，除深重的忧国情怀外，刚直不阿的人格精神也是一个突出的特点。庄起俦编《漳浦黄先生年谱》载黄道周小时候即“顾独喜挟册走最高峰，倚松欹石，踽踽忘返。”“虽恂焉髫稚，然修敕翘上，冠履济楚，稍不如意，即弃去，雅不乐与侪俗等夷。”可以看到其性格特点。《明史》曰：“道周以文章风节高天下，严冷方刚，不谐流俗。”在诗歌中，诗人的这一特点处处流露出来，让读者想见其傲岸的风姿。
崇祯十三年（1640年），江西巡抚解学龙以“忠孝”为由向朝廷举荐黄道周。崇祯认为是党邪乱政，下令逮捕二人入狱。在审讯期间，黄道周有诗《自西库过请室复逢除夕十章》，表达其历经磨难而志向不改的情怀。其中曰“事亦古曾有，人今何不堪”、“后死知无怨，偷生尚感恩”、“灰溺存吾性，水坚见物心”、“读易惭虚度，坚贞惜暮年”等等，都能看到其受挫折而愈坚的人格精神。
在黄道周的诗歌中，深重的忧国情怀和刚直不阿的人格精神往往通过大量的典故来表现。而这些典故，主要是历史上的一些忠臣贤相，其中最突出的是屈原。黄道周对屈原极为景仰，曾全面模仿屈原的作品，一共有62篇。“黄道周的仿骚作品，有对黑暗世道的抨击，对小人当道、贤士失志的愤慨，对国事的忧虑和关心，对理想节操的坚守和对真理的执着追求，丰富复杂的感情描写，重塑了屈原的形象，也是黄道周自我形象的展示。”在诗歌中，黄道周反复提到屈原，如“只惭渔父问，莫讼正平冤”、“不识谁渔父，能箴楚大夫”、“莫教千古下，比屋诵离骚”、“不应勤酒史，更为写离骚”等等。引起黄道周共鸣的，正是屈原忧国忧民的情怀和傲岸不屈的人格。
除屈原外，黄道周诗歌中经常写到的历史人物还有贾谊、班超、管仲、毛遂、尹吉甫、李公度、陈子虚、皋陶、契、伍子胥、介之推等等。用这些典故，黄道周看重的是他们为国效力的忠心和辅佐国家的功绩，用他们来激励自己，希望自己能像古人那样报效国家，建功立业。
黄道周的绘画精品，如《十八松图》《钓台八松图》《斋斋中图》《兰竹图》《泼墨山水图》《林水屋图》《空山啼鸟图》《武夷图》《陆游画像》一展现出高超书法艺术和具有简炼、夸张、节奏的笔墨特点。他的每一件作品无不洋溢着凛然正气，体现出他自觉追求的创新精神，和喷发出时代精神的火花，触动人们的神经。
黄道周工山水，而画人物甚少，但却传神留韵。从《文魁图》看，他极重骨法、气势、神韵，尤以神韵为主。通过古朴浑厚、抽象概括的造型，大胆夸张地刻划出文魁星大嘴、圆目、如刺的胡须那威风凛凛的形。作者以神取形展现出人与神的不同情感的内心世界，使人悟到神的威严和力量，体现了作者善于吸取民间艺术精髓，以抽象、幻想、神化的形式再现艺术。其形象结构、构图布局、形成意韵、力量内涵，体现出作者固有的气质与精神。书法入画，下笔纵横厄拘，变化奇突，笔迹飞动，奔放。但每一笔一波三折，浓淡、轻重、粗细变化有致，使质感、形象和神态都充分表达。画面以干取势，以湿取韵，虚密相用；运笔气正，气正韵稚，力在其间，笔致瞻观，画迹动人，可以看出非即兴挥就而成，而是千锤百炼后才能落笔生花。
黄道周喜欢画松，在《黄道周纪年书画考》记载他曾创作《群松图》《十八松卷》《天下七松图》《奇松长卷》等。《松石图》是书画合壁的横展卷轴，边展边看，眼移景亦移，移中见动，变化歹端。题款的诗词，笔行快者，刚挺有急疾趋势；笔行慢者，线条厚实且圆浑凝重，两者穿插应用，线条灵活富有弹性。用中锋拙笔，颤抖、顿控、干涩，留出飞白甚至破损，刻划出松树久经苍霜的裂痕，把松树百折不挠的精神，现的淋；离尽致。以方刚短线，造成坚挺硬朗之势，以粗壮侧锋的斧劈破，运动迅疾，粗糙厚实，锋芒逼人，奇倔风神，把奇峰峭壁表现的十分生动。远景的山岚以披麻，延绵层叠、疏密相间，渲染出云气你漫如如幻。再者，作松树的叶以须、圆、半圆三种画法勾勒，穿幡衔接、显得粗中有细，变化多端，浑然和谐。整幅画以线条勾勒，再加点染而成，偶尔采用破墨，墨中奇韵无穷，富有音乐轻重疾徐的节奏。从《松图》可以看出画法则极磊落苍古，不屑描头画角，取媚于人，而忠义之气，流露毫端，去人自运。
《松图》诗、书、画、印一休，充分发挥了作者多方面的才能，融汇自己丰富的修养，使作品给人以宽阔的艺米想象和耐寻的艺术意趣，这就是中国特有的“文人画”。从中可以领略到黄道周的儒道互补的艺术思想。据《五瓠》记：“黄斋善画，人初不知也。临难前作水墨大画二幅，长松怪极磊落。”黄道周以松自比，为后人所敬佩。《吹剑轩诗钞·题黄斋先生墨松画轴》赞道：屈铁画沙腕下奇，宝光墨沈共淋漓；撑天直干依傍，想见先生晚节时。
黄道周虽然没有像王世贞、焦竑、张岱、谈迁那样致力于明朝历史的系统修撰，但是对于“史”事背后义理的发掘却颇为引人注目。首先，他对于“史”的关切，在一定意义上是与经义的阐发放在同等重要的位置之上的。这一点与其主张“经史并重，以史证经”的史学方法论思想是一致的；其次，黄道周对“史”的关注，除了继承了传统良史精神之外，更为重要的是，在一种征之于实事而非玄妙空谈的基础上，将之用于诠释天人秩序。他主张“据实直书”与发掘《春秋》所蕴含的“天人相与”的价值，是与其这一思想旨趣相契合的。此外，史学的经世功能论在黄道周思想中亦显得异常突出，深切呼应了晚明社会亟需经世实学的强烈诉求。
黄道周主张“经史并重，以史证经”的方法论。黄道周颇为注重“六经”之学，且对于史学亦相当重视。在他的著述中，“亦经亦史，经、史并重”的思想却是所在多有。黄道周说：凡是大业载于经、史，不尽繇经、史。因心则经，因物则史；经以制心，史以制事，以约御博。由“史”返“经”，从“经”到“史”，亦即是在“博”、“约”之间形成一个循环互动的认知模式。
在清军入侵进犯之时，黄道周虽有无法征战疆场，以遂报国之志的遗憾，“为之不可，言之无益”，但他认为，退守史臣之职，撰修史书，以明“古今兴亡、盛衰”之变，亦不失为一件颇有意义的事情。总之，以“持以宁澹，发以真诚”的心态来“精研古今兴亡，盛衰变故之运”，叙写历史，在其时的黄道周看来，亦是一桩经世事业。
黄道周寓意于史，列古今贤士能臣，一方面通过昭彰历代封建士大夫文治武功之业绩，激扬忧国忧民的精神，使后人更好地立身行事，有益于世。另一方面，通过历史的记叙，抒发个人对历史和历史人物的评价，更是以之为自己效法对象，寄托了自己的政治理想与抱负，缓解其“郁结”，“通其道”，直抒济世安民之旷达心胸。崇祯七年（1634年），黄道周居家讲学之际，“谈经之余，屡劝弟子读史，并撰汉以来36位贤士能臣评传，汇成《懿畜》前后编，作为楷模及政治主张的寄托。”由此而观，黄道周倾心于政治事功的立场异常鲜明。该著带有浓重的经世史学的色彩。同时，黄道周亦把史传的书写视为做学问的功夫，以及追慕圣贤的入手之处。他说；“天下长人神智者，惟有读书。吃紧要法，只把前贤精义汇录一番，常置目前，不出岁月，更有进处。”
黄道周的史学著述，除了《懿蓄前后编》与参修的《神宗实录》之外，还有《广名将传》《烈皇召对记》《兴元纪略》《三事纪略》《潞王监国记》《逃雨道人舟中记》等。《广名将传》即为黄道周于崇祯十六年（1643年）在福建漳浦老家辑评的史学著作。它选录了从吕尚、孙武、孙膑一直到岳飞、戚继光等历代名将一百七十余人，述其生平事迹，评其功过得失，并加韵文断赞。该著堪称为黄道周的经世史学之作。
该书“为武而设”的经世之旨跃然纸上：“若不窥前人已然之妙用，何以发吾心将然之机宜，为师中之胜算？”黄道周又云：“当今重武，英杰群兴，莫不思登坛而麾日月，借箸而谈风云。”他就是在晚明这样一种“尚武谈兵”的社会风习之下，即使辞官居家之时，亦不忘著述兵史，以待来者。他日后募兵北伐清军，以匡复明社的经世雄心，早已伏笔于此书之中。另外，值得注意的是，黄道周的“事必有因，机须待触”一句，将史学的经世功能一语道破。
“在通今学风与以史经世思潮的结合下，明当代就是一面镜子，史家们将视线转向本朝，不再仅仅从前代历史中吸取教训，而是要在本朝活生生的现实中去考查得失与兴衰。”因此，相对而言，晚明学者更为热衷于对当代政治史、社会史的关切与书写。黄道周依据自己在朝的亲身经历，有意识地记录了崇祯朝与南明弘光朝的许多历史片断。
另外，黄道周撰著的《兴元纪略》亦载录了南明弘光朝的政治局势。他指出，崇祯朝廷败亡之后，南明弘光诸臣，仍是“门户交构之语，无日不在上左右，盈廷咆哮，亦共舍寇不谈，日以复仇讨逆，从事于东林三案之间。”黄道周冀图撰著此一南明之史，以供后世殷鉴。不过黄道周对于撰史的态度却是十分谦逊与审慎的。正如他在该文结尾处云：“以仆所闻樵渔之言，实陋且疏，不足以稽也。”这在一定程度上反映了晚明野史、稗乘之盛、之杂。由于私人修史，取材不一，亦是在所难免。但是，时人热衷于撰修当代历史，力图“以史经世”的睿智思考，却是光耀夺目于后世的。
黄道周的书法，历来认为是典型的人品与书风的统一，刚正不阿，不流凡俗；奇而不肆，古而不怪，具有强烈的个性。黄道周被视为明代最有创造性的书法家之一。他的书法擅长楷书、行书和草书。清秦祖永《桐阴论画》言道周：“行草笔意离奇超妙，深得二王神髓。”王文治《快雨堂题跋》：“楷格遒媚，直逼钟王。”宋荦《漫堂书画跋》称道：“石斋楷法尤精，所谓意气密丽，如飞鸿舞鹤，令人叫绝。”
沙孟海把帖学书法分成两派：有一派是守着二王遗法，只在二王范围以内求活动的，有一派想要于二王以外另开一条路径的。沙老把黄道周书法归于“于二王以铎之席的，只有黄道周。”“黄道周学问品格，皆第一流。他对于书法，在二王以外另辟一条路径出来。黄道周便大胆地去远师钟繇，再参入索靖的草法。波磔多，停蓄少；方笔多，圆笔少。所以他的真书，如断崖峭壁，土花斑驳；他的草书，如急湍下流，被咽危石。前此书家，怕没有这个奇景罢。”
楷书
楷书用笔苍古奇肆，融遒媚和质朴为一体，结体欹侧复得平正，冷峻之中颇带稚拙之美，与明朝祝、文一脉小楷迥异，王文治云其：“楷格遒媚，直逼钟王。”宋荦跋：“直抉钟太傅之秘。”沙孟海评道：“如断崖峭壁，土花斑驳。”
黄道周的楷书主要学习钟繇，比起钟繇的古拙厚重来，更显得清秀、飘逸。黄道周善楷、行、草诸体书，又工隶书。他的楷书，如《孝经卷》、《张溥墓志铭》，字体方整近扁，笔法健劲，风格古拙质朴，十分类似钟繇楷法。不同处是，钟书于古拙中显得浑厚，黄书则见清健，可以看到其受王羲之楷法的影响。他的行草书，如《五言古诗轴》，大略类其楷书的体势，行笔转折方健，结字欹侧多姿，朴拙的风格同样接近钟繇。他的隶书正具有“清截遒媚”的特点，不如楷书那样古拙清刚。从黄道周书论中，反映出他对魏晋书法是比较倾心的，尤其对钟繇、索靖等具有古朴书风的书法更为欣赏，而对其当代书法，如董其昌的书法，则并非如此。
黄道周的楷书创作审美是对钟繇、王羲之、颜真卿三种书法流派的师承、融合与嬗变：对钟繇楷书《宣示》《季直》《墓田》的深入临摹，使他的楷书之作拥有了古朴、茂密的审美质感；对雅致、劲健楷书流派中的王羲之、欧阳询等名家楷书书法的研习，使他的楷书作品拥有了劲峭、紧结、优美的审美内涵；对厚重、豪放楷书流派中的颜真卿、苏东坡书风的效仿，使他的楷书创作拥有了豪放、宽博的审美特质。尤为重要的是黄道周以理学大家的学养、“严冷方刚，不谐流俗”的独特个性和为道义赴汤蹈火、视死如归的崇高人格把以上所师承的各种楷书书风串联起来，加以融合、锤炼和升华，凝炼为他楷书创作中的质朴、茂密、刚毅、优美、骏爽、峭厉等审美内涵，并形成了崇高人格与书法境界的高度统一。黄道周楷书创作这种拥有多方位的师承渊源，具有深厚学养、强烈个性和崇高人格支撑的审美创造，无疑是对中国书法审美历史的一种重大贡献。
黄道周以“遒媚为宗”“加之浑深”等书法理论观念，对风靡当时的董其昌“纤靡”“佻靡”书风进行矫正，其遒媚观念中的刚劲、茂密、骏爽等审美内涵无疑是纠正靡弱、稚嫩书法时风的一剂对症良药。而且，黄道周把这种“遒媚为宗”“加之浑深”等观念落实到楷书创作实践中，其楷书创作中的质朴、峭厉等审美内涵，对晚明流行的靡弱、稚嫩书风也是有着重要的纠正作用。事实上，晚明后期及清朝前期王铎、倪元璐、傅山等名家所形成的“骨力嶙峋”“筋肉辅茂”等创作审美书风，应该是在黄道周的“遒媚为宗”“加之浑深”等书法审美理论观念和创作实践的影响下产生的丰硕成果。
行草
黄道周的行书和草书，行笔转折刚劲有力，体势方整，书风雄健奔放。有力量，又有姿态，是黄道周行草书的主调。他以隶书铺毫和方折行笔，点画多取隶意；字虽长，但强调向右上横势盘绕，让点画变得绵而密，虽略带习气，但奇崛刚劲，形成了自己独特的形式语言，尤显出其人刚直不阿的个性。其立轴代表作有行草书《赠蕨仲兄闻警出山诗轴》《闻奴警出山诗轴》等，两作均加大行距，以连绵草书而成，有奋笔直下之势，激情燃纸，振迅耳目，如闻钟声、蹄声于道。
小行草书用笔干净利落，时参隶书笔意，特别是通过手腕和手指的动作变化来表现翻折盘旋的线条形态，给人很深的印象。章法则行距较开，以横势求紧结，造成醒目的视觉效果。
黄道周在用笔方面继承了三国时期曹魏书法家钟繇的笔法，横画紧结形成一个上升的斜度，捺画取隶书中的上挑的'波磔"用笔，“凵"形横折的角度和骨力，又掺入章草的笔意，方折峻丽又不失畅达，处处充溢着古拙之意，他还善于利用笔划的疏密和夸张的长短对比，极力打破其平衡的空间概念，穿插争让，错落有致。绞笔是黄道周用笔的另外一大特点，在笔划书写的过程中与当时期的其他书法家都是不一样的自出新裁，多了很多连续翻折的绞笔，把小角度硬拗的笔法应用于很多字中，给人眼前一亮，让人过目久不忘，大气有内涵。
黄书结体字呈扁势，中宫紧收，耐人寻味，有个性，出其不意中突然一笔，打破安稳，给人以视觉上的冲突，这种长短对比使字虚实相生、饶有意境，他的结字一反常态却又出奇制胜，既古拙又奇崛另类，让人眼前大亮，流利痛快。此外，异体字的使用频繁的在书法作品中被看到，更体现了他博大的知识体系，在字体上下了一番功夫。同时受到晚明文化气息的影响，把异体字恰到好处的使用出来，丝亳没有牵强之态，和他的结字、章法交相辉映、浑然一体共同构筑了他奇特的书法风格。
黄道周在章法布局的处理上堪称匠心独运，掺以隶书笔意，用横势而求紧结，加上他扩大行距紧缩字距，造成了独特的审美形式。黄道周的条幅行草中多以三行书为主，有极少一部分是三行半，他的这种三行半的构筑方法，让中行不在左右等距之中，并不时向左右摇曳，造成了变幻多姿的空间形态。又由于第三行中夹写两行小字，本身并不僵直，并随机变化轻重。他还善于依据字势去协调字的大小，这种适当的调整字的大小，颜色及间距，可以增强阅读过程中的节奏感，提高阅读兴趣，如携老带小、鱼贯入市，左右避让、参差成趣。可以说在章法布白上，黄道周堪称大师。
黄道周在《诗》《书》《礼》《乐》《易》《春秋》等方面都有相关专著或论述。黄道周的易学象数、义理交融，体现了汉宋的融合，同时他重视天人感应思想，甚至谶纬学说对他也有着一定的影响，就是说在一定程度上他继承发展了汉代今文经学的思想，而这些在宋明理学主流理性思潮下都是相当非主流的边缘思想。黄道周的学术思想的特点一方面是融合汉宋，另一方面是返归周孔，有着很强的返古性，在给学生的训示中他说“凡学问自羲、文、周、孔而外，皆无复意味”，又说“学者一切以周孔为师，参稽于《学》《庸》，沉浸于《语》《孟》，得其间十行百行，做得善人，从此致精，到一字一语受用不尽处，自是敌国之宝”。从这些来看，诚如陈来先生所说，黄道周已不是严格意义上的理学家，他是一位独立的思想家，但在情感和理性上都比较尊重朱子，所以可以说他有着一定的朱子学倾向。
在心性工夫与境界方面的讨论，黄道周颇受到宋明理学的影响，注重《大学》《中庸》，但他的思想多与主流的宋明理学家不同。他的学术性格中艺文性较强，在其文章、语录中都有明显表现。他的学术意识较能上接于先秦子学，无论在人性论、名寅论、声乐论上皆是如此。在易学上他主张易以推步，以象数为理势，推测人世治乱，承继的是邵雍的象数宇宙学和象数历史学。他的思想虽然是明代儒学的一支，但确非理学所能范围。
继承理学
黄道周继承发扬朱子思想。他认为“安民”、“养民”是治国理政的根本，“为君之道必先存百姓”。他提出人性以至善为宗，认为人都是“中人”，圣人也是中人，只有不断学习实践，中人才会变成上人，反之，则会流于下人。正是后天学习修身的差异，造成了人的智与愚、善与恶。他强调必须学习把握“天理”，努力克服社会的“习染”和“杂糅”。黄道周坚持格物致知，要求认识外在客观事物，修己以敬，敬而通诚，使知识融会贯通。他还十分关注海洋和海防知识。他先后讲学于浙江大涤、漳浦明诚堂、漳州紫阳、龙溪邺业等书院，所至学者云集，培养了大批有学问有气节的人才。
针对晚明理学发展的困境和危机，黄道周主张调停朱陆、会通朱王来弥合理学的内部冲突，以期将程朱理学与陆王心学整合为统一的思想体系。他认为朱陆两家学旨本同，咸归于孔孟之道，尊德性与道问学虽有差异，但应兼重两者。他提出不同于朱子的圣学传递谱系，认为阳明之学也是承续孔孟圣贤学统的嫡亲之系。对阳明后学的流弊，黄道周不遗余力地进行批判，主张以周孔《六经》之学救正当时思想界的空疏、荡越之风，希冀以经典文献为根本，重建理学的学理根基。黄道周的以回归经典文本来重建儒学思想权威的路数，对明末清初经学复归运动起到了重要的推动作用。
批评心学
黄道周批评王学后学的流弊，如重利、不尊圣贤、虚玄、荡越、不学、无经世致用之功等，认为它们造成了对传统礼教和道德的冲击和破坏，此外，黄道周对于阳明后学不重修持和功夫的取向进行了重点批判。他认为，要体认本体，绝不能脱离功夫，即使是圣人也需要工夫。黄道周批评当时学人不重修持，批评阳明后学放弃工夫、尊崇自然的主张。黄道周认为，良知由致知而来，如果放弃致良知的功夫，良知便无由而至。他指出，不学不虑是良的性质，但不学不虑不等同于良，泰州学派以“不学不虑”来认取良知是对良知的错误理解。
主张复古
黄道周在对王学末流进行批判的同时亦寻求补救之方，并将目光落到《六经》，以期用经典文献的权威性来改变当时轻视知识、高蹈凌虚的风气，使得道德和真理的依据回归到古代经典。他极为重视古代经典，认为古代经典文献是道的载体。黄道周重视《六经》的态度亦体现在他对经典知识的高度推崇上，认为“凡学问自羲、文、周、孔而外，皆无复意味”。《六经》作为知识和思想的根本依据具有绝对性，因此黄道周认为在读书上要以经书为先。黄道周对儒家古代经典的强调不仅体现了其希望改变当时学风和纠正社会风气的意图，亦有其重建儒学的努力。在晚明阶段，无论是官方意识形态的程朱理学，还是高扬自由和心灵自觉的阳明后学都无法承担起整顿当时思想界秩序、传承圣学的任务。在这种情况下，黄道周主张回归经典文本，称“吾将救之于《六经》”，借助经典文献在儒家谱系中的特殊地位和权威性，来限制王学思想体系中心体对道德规范的瓦解，控制其发展为情识而肆的倾向，并达到整理知识与思想的秩序、重建思想的权威的目的。
他对宋儒的道统观作了根本否定，可以说黄道周的学术思想已经冲破了宋明理学的范围。一方面，我们说黄道周内在于宋明理学的话语系统，他对宋明理学的很多话题都有着自己的精深思考；另一方，黄道周突破了宋明理学的基本框架和共识，他的学术思想某种程度上意味着宋明理学发展到明末已经走向终结。事实上，在明末，由对王学末流空疏狂放之弊的检讨，进而对整个宋明理学的批评和反思已经形成一股社会思潮，随之兴起的是经时济世的实学和经学。在明末经学复兴思潮中，黄道周也是一位不容忽视的重要推动者。
易学是黄道周儒学思想的灵魂，纵贯其一生，他以“象数”为中心，从“天道”“人事”两个基本点出发而“推天道以明人事”，通彻儒家“性命义理”，终达经世致用以“救世”。黄道周易学带有鲜明的经世致用的时代特征，其研《易》的目的就在于明天道以济人事，以此来达到“救时”。正因为如此之目的而表现在其易学上，是如此博大而庞杂。他以易为本体，上及天文，下及地理，中及人世祸福和社会变迁，横贯天、地、人三才。 黄道周以深厚的易学功底，尤其是易象数学的维度论及天文历法、律吕调和、人体经络、山水地理，以《易》配历而最终统一于《易》。
黄道周这一倾向于道家学说的易学诠释，在一定程度上受到其所在的地域文化的影响。“黄道周精于探索，14岁往广东罗浮二山求解，三年后，写成《畴象》。今铜陵民居门联用‘洛书’、‘河图’屡见不鲜。黄道周精研《易》学的突出成就主要是表现在以先天卦为基础，以后天卦为演绎方式的应用研究。”
从青年时期的《畴象》《易本象》，中年时期的《三易洞玑》，一直晚年时期在狱中成书的《易象正》，对于易学的研思纵贯其一生。黄道周的易学思想具有强烈的晚明时代精神，显现出经世致用的时代张力。在对理学易和心学易批判的基础上，黄道周综合承继了汉易和宋易两个系统，主张摈弃性命义理，要求反本归真，从象数的维度来把握易学的精髓。黄道周易学的宗旨在于以易洞天，其易学的特点是“准于天地，本与日月”。在黄道周看来，易学的精髓在于洞玑天地自然大道，“明天道后，以人事推之”。人生于自然、死于自然，故人应尊重自然、效法天地，人类应该也要依自然大道来建构社会人伦秩序。“天地悬象，莫大于日月。”在日月运行过程中，来推定人事的吉凶祸福、盛衰成败。“凡《易》本于日月，与天地相似，其有不准于天地，本与日月者，非《易》也。”在黄道周看来，《易》是圣人为救天地而作，卦象是圣人救天地日月之具，救天地必须明于天地之道、必须清日月之路。
所以，黄道周强调《易》、历与律三者合一的思想，皆导源于其对于易学思维本身的定位。这一易学思维主要体现在象数学之中。黄道周试图通过这种易学范型，来救正晚明时期学界汲汲于理义性命的空疏阐论之风。他主张由“象数”而明“义理”、悟“性命”。就这一易学特点而言，清代学者李道平有着清晰地总结:“古人之说《易》也言象数而义理在其中，后人之说《易》也言义理而象数因之以隐。……故作《易》者，不能离象数以设爻彖。说《易》者，即不能外象数，而空谈乎性命矣。”
就黄道周的古文创作而论，黄宗羲谓其“不规规于史、汉欧、曾取法在先秦，而精神自与史、汉、欧、曾相合自是天壤之奇气"。可见，黄道周的古文创作成就确实值得重视。从其诗文集《黄漳浦集》的收录情况看，黄道周古文创作体裁题材多样，其既“能为秦、汉、魏、晋之文"，亦可“为应俗小品"。
在黄道周的各类古文作品中，成就最高者当属其论说文。由于黄道周学有所本，其学问“渊澜经史，波及百家"故其发为议论，无论是议论朝政得失，还是辨明学问、臧否人物，多能够旁征博引，既辨析精微，又理足气沛，具有战国纵横家和西汉初期政论文的风格。
就所论内容而言，黄道周的论说文约略可分为两大类，即论学和议政。由于黄道周一生以讲学、著述为务，故撰有大量的论学之文。黄道周论学之文所论范围极广，所论之学涉及理学、史学、文学、艺术等诸多方面，黄道周的学术成就也比较集中地体现在这些论学之文中。从《黄漳浦集》所收录的文章看，这类论学之文主要集中在其中的策、论、对、议和杂著等部分。此外，在黄道周所撰的序、跋中亦有不少是借为自己或他人作序跋的形式发表自己对某些学术问题的见解。黄道周的此类论说文多是针对某些学术问题进行论述，在条分缕析的论述中，不仅显示出其论说文的文章特点，而且体现了其淹博会通、以务世用的学术追求。
黄道周对于国事极为关注，通经致用的思想贯穿于其讲学、著述之中，黄道周的议政之文，尤其是其中的奏疏文更能够集中地体现这一点。黄道周一生“通籍二十载，历俸未三年"，立朝时间虽然不多，但他积极参与政事，敢于直言，就当时朝中发生的众多事件和国家面临的诸多问题多有自己的思考和看法，并最终以奏疏的形式上奏朝廷，以求上达圣听，以资时政。《黄漳浦集》凡50卷，其中仅奏疏类文章就有6卷，凡68篇71章。
按蔡世远所言，黄道周学贯天人，志存忠孝，胸中自有一股“鲠亮清忠之气"，发而为文章自然有一种动人心魄的力量。蔡世远所言正是韩愈所谓的“气盛言宜"。因此，黄道周的论说文虽是以议政论学为主，但都是出于对现实的深切关注和报国救世的热情，“言与时相柢牾，言言为人主药石"，故议论激切，自有一股忠贞耿介之气贯穿其中。诵读黄道周的这类古文，可以深深感受到跳动在字里行间的那种深沉的忧患意识与炽烈的救世热情，它所体现的是一个身处衰世的大儒救世济民的悲悯情怀。从这个角度看，此类古文真可谓是情理兼具的文章。
纪传文
黄道周具有强烈的史官意识和以文存史的自觉追求，故其撰写了篇目众多的碑志传状类文字。这些碑志传状包括了传、碑、墓碑、墓表、墓志铭、行状等，可统称为纪传文。
黄道周“厚孝尚行"，乃一至孝之人，平生于六经中尤重《孝经》，对《孝经》大义多有阐发。即使在狱中身遭廷杖之刑，黄道周亦手书《孝经》百部以弘扬孝之大义。在黄道周的思想中，“孝”是与“忠”联系在一起的，这是儒家自孔子以来“移孝作忠”的传统。洪思尝云：“夫子之道，忠孝而已矣。"与此相应，黄道周纪传文的传主多为忠孝节义之人，其传记文多为“阐发忠孝"而作。从黄道周的纪传文看，其笔下所塑造的一个个人物形象，不仅是其内心所颂扬的对象，也是其平生仰慕的榜样。
在黄道周纪传文所塑造的人物中，既有与阉党不屈斗争中遇害的正直官吏，如《左忠毅公墓志》中的左光斗、《马忠简公墓志》中的马鸣起、《周忠愍公墓志》中的周起元，也有为维护朱明王朝统治而殉难的忠节之士，如甲申之变中殉国的倪元璐（倪文正公墓志》）、施邦曜（《施忠介公墓志》），以及死于农民军的徐世淳（《徐随州墓表》）、马如蛟（《马和州墓志》）、王世琮（《王仲瞍传》）等。
崇祯统治的十余年中，“天下多故，囗躏于左，寇躏于右。"在内忧外患中，涌现出一批为国殉难的节义之士，这正是黄道周所要竭力表彰的。黄道周在《刘侍御传》中言：“当时励行殷忧之士世犹未能尽知者，因为刘御史著其行事云。"黄道周固然有些应人之请而作的碑志文字，但通过“阐发忠孝"来砥砺士气、以挽颓波才是其撰述这类文章的主要目的。《王仲瞍传》中，黄道周塑造了一位于危难之中蹈仁取义、虽死犹生的 “王铁耳"形象。
《系辞上》把易数与历数揉在了一起：大衍之数五十，其用四十有九。黄道周以黄赤交角来论四十九。我国古代天文历算取周天度为365度余，黄赤交角常取24度，49度为冬至点、夏至点距度的极限。因此，黄道周说“四十九者，日月南北相距之隐界也”，又说“天地中际一百八十三，裁其中际四十有九，以为二至之日道，两极端余，各六十有七，故以二十有四为二分之赤道，以六十有七为一卦之岁数”、“黄赤道上下各二十四度，合为四十八，蓍法之所从生”、“南北日道四十八度，中分二十有四，天地之蓍策也”。
黄道周对《乾》《坤》之策二百一十有六和一百四十有四有两种解说，一是南北极距约取为180度，取中原北极出地为36度，这样北极南距地平为180度减36度即144度，360度减去144度则为216度。古书里经常说“北极出地三十六度”，黄道周还说：“三十有六，天地之规；二十有四，鬼神之矩也。”若取北极出地为36度，则北极距天顶为55度，即为《系辞上》“天地之数五十有五”，河图之数也为五十五。在《易象正》中，黄道周对《乾》、《坤》之策又有一套解释，他以冬夏至日白天和黑夜的阴阳比例论《乾》、《坤》之策，也是取周天圆度为360度，以十二地支12等分，每分为30度，夏至这天白昼约占216度，冬至白昼则相反为144度。
《易象正》中黄道周对《周易》卦序多有探讨，其中比较有意义的一点是他以《周易》卦序简单而直观地演绎出二十四节气阴阳的盛衰和流变。在黄道周的易学体系里，他认为先天图64卦以对化相生，认为“乾坤、颐大过、坎离、中孚小过”这8卦也有其反复卦，并以一卦反复十二爻和一昼夜十二时辰相比拟。这样，72卦也就和一回归年72候直接对应。卦象的阴阳消长和实际的盈缩也较为接近。其中春秋分前后平缓，冬夏至前后变化急速。在诸卦的排列上，基本上是按照通行本卦序以乾坤为南北重新组合，既济未济相当赤道或春秋分，两济以上从乾从阳为北，两济以下从坤从阴为南，也基本上是自然呈现出一卦阳爻多从阳，阴爻多从阴的分布规律。
黄道周的这一思想以卦爻来演绎一年四时、十二月、二十四节气、七十二候，尊重《周易》卦序并完整使用了六十四卦，而且也令人惊叹的是黄道周结合历法寒暑阴阳能把《周易》卦序如此完美而有规律地演绎在一个图上，这也激发了对《周易》卦序原始起源的思考。
《明史》：学贯古今，所至学者云集。
《四库全书·黄道周儒行集传》序：以直节清德，见重一时。
《钦定胜朝殉节诸臣录》：黄道周硕学清操，孤忠亮节，克全儒行，无愧贞臣，今谥忠端。
乾隆帝：不愧一代完人。
徐霞客：至人惟一石斋，其字画为馆阁第一，文章为国朝第一，人品为海宇第一，其学问直接周、孔，为古今第一。宋荦：石斋先生楷法尤精，所谓意气密丽，如飞鸿舞鹤，令人叫绝。（《漫堂书画跋》）
李光地：①石斋虽当时用之，恐无益于乱亡，救乱须有体有用之人。②明代士大夫如石斋辈，炼出一股不怕死风气，名节果厉。第其批鳞捋须，九死不迥者，都不能将所争之事，于君国果否有益，盘算个明白。大都是意见意气上相竞耳，行有余而知不足，其病却大。（《榕村语录》）
蔡世远：严谨的治学精神和渊博的学问可比邵雍，忠贞为国直言敢谏可比李纲，慷慨赴难从容就义可比文天祥。
《闽南日报》：黄道周不但是明末著名学者，而且还是一名抗清爱国志士。他一生与明末腐朽顽固势力进行过不屈不挠的斗争，并为挽救民族危亡而壮烈牺牲。他的强烈的爱国主义思想，为民族尽忠、拯救国家危亡的崇高抱负，至今仍闪烁着灿烂的光辉。
《海峡都市报》：在明清交替之际，他以一介书生慨然北上，率师抗清，以身殉国。于南京就义前，他写下“纲常万古，节义千秋。天地知我，家人勿忧”绝笔诗。黄道周坚守仁义忠信，为国殉道，为中华民族增添一位固守清贫、德如天高、大义凛然、崇高圣洁的光辉形象。
