在巴黎逗留時期，萊布尼茨除了潛心數(shù)學(xué)王國之外，不忘學(xué)習(xí)和研究新哲學(xué)。他設(shè)法接觸到兩位法國前輩帕斯卡爾和笛卡爾未曾發(fā)表的著作，并親自動手把它們抄下來。據(jù)說，笛卡爾的《指導(dǎo)我們心智的規(guī)則》在作者身后半個世紀才得以在阿姆斯特丹出版，依據(jù)的正是萊布尼茨當(dāng)年的手抄本?？墒侨R布尼茨并非笛卡爾的追隨者，相反，他是反笛卡爾主義的，尤其在物理學(xué)方面。更有甚者，雖然他成名于巴黎，但出于對本民族的熱愛（在他的一生里，法蘭西一直構(gòu)成對德意志的威脅），他始終是反法的。除了試圖向路易十四獻上遠征埃及的詭計以外，他還曾提出用由西印度群島（比如古巴）的糖做成的廉價朗姆酒去切斷法國白蘭地的銷售，以此削弱法國的經(jīng)濟實力。

另一方面，雖然由于“優(yōu)先權(quán)之爭”萊布尼茨與英國學(xué)術(shù)界鬧得很不愉快，但他始終對英國人懷有好感。萊布尼茨十分贊賞一度旅居巴黎的英國哲學(xué)家霍布斯的論斷——所有推理都是計算，這或許是他發(fā)明計算機的一個動力。同樣，這一論斷也推動了他在邏輯學(xué)方面的大部分工作。邏輯學(xué)是研究人類思想的符號系統(tǒng)的，它融會了數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家的智慧。亞里士多德創(chuàng)立了三段論和換位理論等古代邏輯學(xué)基本原理，但那是直接的而非推理的形式。萊布尼茨則重視建立在思想字母表上的普遍語言、一般的推理演算和一般方法論，同時成功地用數(shù)學(xué)方法解釋了亞里士多德的三段論。

萊布尼茨意識到命題的內(nèi)涵和外延之間的不同，并認同內(nèi)涵的獨立性，這意味著，即使沒有獨角獸，“所有獨角獸都有角”這類命題仍是正確的。更重要的是，萊布尼茨建立了純形式的邏輯演繹系統(tǒng)。在一篇名為《真實加法的計算法研究》的論文中，他給出了二十四個命題，包括今天我們熟知的一些邏輯學(xué)結(jié)果。例如，A在B中，B在C中，則A在C中；A=B且B≠C，那么A≠C；A?B≠A+B，等等。除此以外，他還指出代數(shù)的某些內(nèi)容有著非算術(shù)的解釋。這一邏輯數(shù)學(xué)化的設(shè)想在兩個世紀以后由英國邏輯學(xué)家布爾實現(xiàn)了，他建立起了邏輯代數(shù)，即今天所說的布爾代數(shù)，這重又和萊布尼茨發(fā)明的二進位制發(fā)生了聯(lián)系。而在20世紀，也有一位英國邏輯學(xué)家圖靈被譽為“電子計算機之父”。

在邏輯學(xué)之后，萊布尼茨致力的研究目標是形而上學(xué)，康德稱其為所有科學(xué)和哲學(xué)的女王。下面兩種說法是被普遍認可的：形而上學(xué)是對存在物的探求，形而上學(xué)是對世界整體的研究。從詞源學(xué)上講，形而上學(xué)（Metaphysics）意即“物理學(xué)之后”，這是亞里士多德的一位弟子在編輯老師遺留下來的著作時命名的。值得一提的是，這個字的形容詞置于“繪畫”和“詩人”兩詞前面時分別譯成“形而上”和“玄學(xué)派”。在萊布尼茨四十歲的時候，他的哲學(xué)思想突然變得清晰起來，不僅區(qū)分了必然真理和偶然真理，還給出了真理的充分理由原則和實體的同一性原則。他的形而上學(xué)思想體系除了邏輯學(xué)以外，還包括語言學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和生理學(xué)諸方面的觀點，以及它們之間的相互聯(lián)系。

由于美因茨選帝侯及其前任首相的先后過世，萊布尼茨失去了經(jīng)濟來源，不得不離開了巴黎。他應(yīng)下薩克森的腓特烈公爵之邀，北上到漢諾威擔(dān)任法律顧問兼圖書館館長，同時為公爵撰寫家史。那一年，他批評了笛卡爾關(guān)于運動規(guī)律即力學(xué)的描述，成為新的表述方式的創(chuàng)始人，這種新的表述被稱為動力學(xué)。加上對原子論和牛頓時空理論等的批駁，他堪稱那個時代走在前沿的理論物理學(xué)家。幾年以后，他改進了自己的二進位制理論，提出了位置分析這一拓撲學(xué)的基本原理，成為后來非歐幾何學(xué)的一個重要工具。在語言學(xué)方面，如同前文所提到的，萊布尼茨確認，所有命題都是主詞-謂詞形式；除此以外，他還給出了世人所稱的“萊布尼茨法則”，即相同的表達能夠相互替換。當(dāng)然，這又要返回到他的邏輯學(xué)命題。

萊布尼茨聲稱，宇宙是由無數(shù)不同程度上與靈魂相像的單子組成的，這種單子是終極的、單純的、不能擴展的精神實體，是萬物的基礎(chǔ)，這就是他著名的單子論。這意味著人類與動物的區(qū)別只是程度上的不同而已，生物與非生命存在物的區(qū)別也是如此。笛卡爾認為，人與動物的最大區(qū)別在于，只有人類擁有意識和理性。對此萊布尼茨并不反對，但他卻指出，引發(fā)我們行為的因素通常是潛意識，這就意味著我們比自己所想象的更接近于動物。他還相信存在著一種潛意識的精神狀態(tài)，任何知覺都是由許多人們無法意識到的微知覺組成的。萊布尼茨認為，所有事物都是相互聯(lián)系的，“任何單一實體都與其他實體相聯(lián)系”；同時他又指出，“每個實體都自成一個世界，除了上帝以外不依賴其他任何東西”。

萊布尼茨是個多才多藝的人，除了前面談到的數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、物理學(xué)、語言學(xué)以外，他廣博的才能還影響到地質(zhì)學(xué)、植物學(xué)、法學(xué)、歷史學(xué)、神學(xué)等各個領(lǐng)域，甚至對古代中國的歷史和宗教也有著深刻的研究，可以說他是第一個（先于伏爾泰）對中國文化真正感興趣的西方大思想家。萊布尼茨認為古代中國的“禮”“道”“太極”等因素構(gòu)成了支配宇宙的一種精神力量，他對意大利傳教士利瑪竇提出的中國傳統(tǒng)形而上學(xué)可以與基督教相統(tǒng)一的觀點十分欣賞，并親自撰文予以捍衛(wèi)（可惜他并未指出這一傳統(tǒng)的形而上學(xué)和儒家學(xué)說缺乏嚴密的邏輯體系）。巧合的是，在邏輯學(xué)和形而上學(xué)之后，讓萊布尼茨畢生傾力而為的第三個目標，是他所信奉的路德新教和天主教這兩種對立宗教的統(tǒng)一，可惜這一努力注定是徒勞的。