Из философских работ Порфирия в истории наибольшее распространение получило «Введение» к Органону Аристотеля (греч. ????????, лат. Isagoge), известное также под названием «О пяти звучаниях» (лат. De quinque vocibus). Трактат излагает логическое учение о признаках понятия: род, вид, видовое различие, признак собственный и несобственный/случайный. Трактат многократно переводился и комментировался учеными Востока и Запада. Усилиями Боэция, который сделал перевод греческого «Введения» на понятную всем латынь, а также дважды писал к нему комментарии, этот труд Порфирия стал настоящим философским букварём для средневековой Европы. В логике с именем Порфирия связано так называемое «древо Порфирия», иллюстрирующее многоступенчатую субординацию родовых и видовых понятий при дихотомическом делении.
Порфирий составил также комментарии к лекциям Плотина и к ряду важнейших диалогов Платона (в том числе, к «Тимею»).
Наряду с теоретическими трактатами известны работы Порфирия по практической философии. В них он излагает учения о политических добродетелях; об очищении от аффектов; о добродетелях, обращающихся к уму; о добродетелях, в которых сам ум становится образцом для духовной жизни.
Порфирий придавал большое значение практической мистике, которую во многих сочинениях защищал и оправдывал. В небольшом трактате «О философии из оракулов» пытался толковать изречения греческих и египетских богов в духе платоновской философии; также ввёл в обиход платоников собрание анонимных гексаметров Халдейские оракулы, в котором отождествил верховное божество халдеев с платоновским Единым. Впрочем, возможно, практическую мистику он оставлял для философски непросвещенных кругов, а для себя сохранял путь чистой теории. В сочинении «О граде Божьем» Августин сообщает, что Порфирием был написан трактат «Восхождение души» (De regressu animae), где развивалось учение о двойном пути; пути чистого умозрения для философов и пути теургии — «для толпы».
Порфирий писал также космологические и астрологические сочинения, полемические работы против христианства. Большое сочинение (из 15 книг) «Против христиан» дало ранний образец библейской критики. Судя по сохранившимся фрагментам Порфирий жёстко критиковал христианское представление о будущем преображении «образа мира сего», веру христиан в воскресение тел, а самое главное — учение о воплотившемся и страдавшем Боге, которое прямо противоречило господствовавшему в платонизме представлению о бестелестности и бесстрастности божества. Книга Порфирия вызвала опровержения со стороны христианских теологов, в том числе Мефодия Тирского, Евсевия Кесарийского, Аполлинария и других. В 448 году по императорскому указу все списки трактата «Против христиан» были уничтожены.
Порфирий проявлял интерес к математическим наукам. Он составил жизнеописание Пифагора. В обширный комментарий к «Гармонике» Птолемея Порфирий в частности включил уникальные цитаты из несохранившихся трудов Архита, Теофраста, Птолемаиды, Дидима, Элиана и других древних текстов. В этот комментарий полностью включен трактат Аристотеля «О слышимых вещах» (De audibilibus), который больше ни в какой форме до нас не дошёл, а также полный текст «Деления канона» (известного также под латинским заглавием Sectio canonis) Евклида. Комментарий к «Началам» Евклида, также составленный Порфирием, не сохранился (его упоминает и цитирует Прокл).
Порфирий вёл активную педагогическую деятельность. Среди его учеников были Ямвлих и Теодор Асинский. Любимым учеником Порфирия был римский сенатор из рода Симмахов Хрисаорий, которому Порфирий посвятил несколько своих книг.