但他对西人质测、通几的评论前后有所不同。在早年所作的《通雅》中，他说：“泰西质测颇精，通几未举。”（《通雅》卷首）在作于《通雅》之后，完成于中年的《物理小识》中则说：“彼之质测犹未备也。”总的说，他对西方人精于实证知识这一点是肯定的，把西方人的质测之学作为他学习的对象和知识结构的重要方面是显然的。方以智自述他的志愿：“因邵蔡为嚆矢，征河洛之通符，借远西为郯子，申禹周之矩积。”（《物理小识·总论》）意为，继承邵雍、蔡沉的象数之学，用《河图》、《洛书》中的一般道理来证实具体物理，以西方人的质测之学为效法对象，对中国古代的自然科学理论加以引申发挥。因为这四句话是在《物理小识》的总论中说的，所以可以把它看做方以智实证科学的方法论纲领。这个纲领说明方以智的思想以象数学为基调，不过象数二字在方以智这里强调的不是它的图式的推演、数字的框定，而是象数中实证的、能用数量关系表征的性质，以及理性的而非笼统的、神秘的思想方法。所以当他说“日月星辰，天悬象数如此；官肢经络，天之表人身也如此”的时候，要表达的是“核实难，逃虚易”的实证精神，反对“洸洋之流，实不能知其故，故吹影镂空以为恢奇”（《物理小识·象数理气征几论》）。他反对离开实证，仅凭机械的图式推演和数字衍变，以事实强纳入虚构的框架的“象数”，他说：“其言象数者，类流小术，支离附会，未核其真，又宜其生厌也。”（《物理小识·象数理气征几论》）于此也可以说，继承明代后期的实学而开清代实证主义思潮者，方以智为第一人。以往多推顾炎武为清学的开山祖师，实际上方以智的功劳也是显而易见的。如果说顾炎武主要在社会上较为通行的知识、观念及经书的注释中贯彻了实证思想，那么方以智则主要在自然科学的某些概念的说明和解释中运用了实证方法。而他们对违反实证原则的臆断玄揣的批评，则是共同的。
方以智据其实证原则，对理学家提出批评，他说：“宋儒唯守宰理，至于考索物理时制，不达其实，半依前人。”（《通雅》卷首）他批评理学家多探讨天人性命及社会政治学说，而忽于对具体物理的探求。即有探求，也多为谬说或依傍前人。方以智认为，他的注重实证知识，是继承了原始儒家本有的传统，而这些传统后来的儒家丢弃了，他说：
自黄帝明运气，唐虞在玑衡，孔子学易以扐闰，衍天地之五，历数律度是所首重，儒者多半弗问。故秩序变化之原不能灼然，何怪乎举礼节乐律而弁髦之，举伦物旧章而放弃之。（《物理小识·象数理气征几论》）
他提出，天人性命之说必以具体事物为证，形而上之道和形而下之器是一体两面，不能脱离具体的物理而言天人性命，他提出他的治学理想：
圣人通神明，类万物，藏之于《易》。呼吸图策，端几致精，历律、医占，皆可引触，学者几能研极之乎？（《物理小识·自序》）
所谓通神明，即考究隐微不可见的道理，类万物即探索具体事物的性质、原理，并把它们与《周易》所讲的道理贯通起来，用图式和数表来演示细微的地方使其精确，一些实证性较强、数字特征明显的学科尤可类比而触类旁通。他还引述他父亲方孔炤的话说：
潜草曰：言义理，言经济，言文章，言律历，言性命，言物理，各各专科。然物理在一切中而易以象数端几格通之。即性命、生死，鬼神，只一大物理也。（《物理小识·总论》）
可以看出，方以智继承了他父亲的易学方法，认为万物皆有其理，而《周易》的象数中包括的数的原理可以概括和刻画一切物理。方以智把性命、生死、鬼神等玄妙的哲学问题都当作实证的物理问题来研究，在他这里，天地万物包括自己的身体，都包含着共同的原理，都可以用象数来刻画和摹拟，他说：
天示其度，地产其状，物献其则，身具其符，心自冥应，但未尝求其故尔。学者静正，不合俯仰远近而互观之，又何所征哉？（《物理小识·象数理气征几论》）
他的着眼点在万物的节律、相状、性质和规律，它们既是各个不同的，又有共同点、一般原理，而这些都可以实证地加以考察。学者应该以静定的心态，对事物的这些方面加以个别的、会通的、对比的研究。这一方法贯彻于他早期的一切学术活动中，他儿子方中通记述他编著《物理小识》的方法说：“每有所闻，分条别记，如《山海经》，《白泽图》，张华、李石《博物志》，葛洪《抱朴子》，《本草》，采摭众言，或无征，或试之不验。此贵质测，征其确然者耳。”（《物理小识·编录缘起》）这是方以智早期学术方法的实录。
应该说，方以智这些思想方法作为探求实证知识的步骤来说是相当精当的，他以此为纲领对许多具体事物的说明也是正确而深刻的。但他对理学家的批评却是片面的，因为理学家对事物的探求方法和目的都与遵循实证路向的哲学家不同。理学不是一种实证的学问，它是人文的、解释的。它重在境界及识度的高明而不在具体知识的精当与丰富，它的目的在于给人精神上的享受而非实际的知识。具体事物的道理只是理学家认识天理、提高精神境界的媒介和工具。理学是不同于实证哲学的另一种哲学形态。在实证的哲学家看来，理学家的论证和方法多笼统漫汗之处，肤廓而不着边际。而在理学家看来，实证哲学家见物不见人，拘拘于实证之理而不能至高明旷达之域。方以智早期实证哲学的倾向很明显，他继承家学中的象数学传统，采撷西学中的自然知识方法论，构成了他思想中实证的一面。这一面在他是很强固的，几乎影响到他的一生。即使晚年他吸收庄子和佛学而成的境界哲学占了主导的方面，他的实证的这一面仍有表现。比如，终其一生，他对理学家持批评态度，这一点与顾炎武对理学家的批评有相同的时代内涵。
三气与火、太极与心
受实证方法和境界论两个方面的影响，方以智的本体论可以分成两个层面，一个是何为构成宇宙万物的物质实体，一个是如何在更广阔的层面解释和看待宇宙万物。在早期思想中，方以智以气为物质实体，而在中晚期特别是出家之后吸纳了其他思想，从宇宙终极处表述他对万物的看法时，他又以太极为宇宙的本体。
1.气与火天地间的一切存在，方以智认为都可以归结为物，他提出“盈天地间皆物”的命题，这是他的实证哲学的前提，他说：
盈天地间皆物也，人受其中以生，生寓于身，身寓于世，所见所用，无非事也，事一物也。圣人制器利用以安其生，因表里以治其心。器固物也，心亦物也。深而言性命，性命一物也；通观天地，天地一物也。（《物理小识·自序》）
事是物，器是物，心是物，性命亦是物，总而言之，天地间的一切存在皆是物。这里的“心亦物”、“性命一物”重在说明，作为人的思想器官的心是实在之物，性命所表示的人的存在和境遇也是实在之物，精神性的存在的最后依托是物，世间存在的一切皆可以考索其迹象，形容其状态。在方以智的眼里，一切都是有形质根据的。方以智对于物的形质的考察，继承了中国古代的气本论，把气作为物的实体，他说：
一切物，皆气所为也。空皆气所实也。（《物理小识·气论》）
质皆气也，征其端几，不离象数。（《物理小识·象数理气征几论》）
虚固是气，实形亦气所凝成者。直是一气而两行交济耳。（《物理小识·四行五行说》）
他认为不仅物的形质是气，即光声也是气，他说：
气凝为形，蕴发为光，窍激为声，皆气也。而未凝、未发、未激之气尚多，故概举气形光声为四几焉。（《物理小识·四行五行说》）
气是一切有形之物的本体，气凝结为有形体之物，有形之物蕴聚能量而发光，造成虚空之处而发声。光声皆气所成。气形光声是事物的四种形态，也是认识事物的四个入路。严格说来，气形光声之气与作为万物实体的气是不同的。作为实体的气是一种表示物的构成者所用的抽象符号，它实际上是没有名称的，说它是气是“强名之”。而气形光声之“气”是一种具体物，不过是一种不可见的物。由于是具体物，它才有所谓端几，即可以认识的细微表现。实体之气是没有表现的可能的，它只是一种形式上的、推论出的存有。但在中国传统哲学中，这两种“气”是不加区别的。方以智也没有区别作为万物实体的气和细微不可见的空气这种气，他在《物理小识·气论》中作为万物本体描述的，就是“空气”。他引他父亲对于气的描述说：
世唯执形以为见，而气则微矣。然冬呵出口，其气如烟；人立日中，头上蒸歊，影腾在地；考钟伐鼓，窗棂之纸皆动。则气之为质，固可见也。充一切虚，贯一切实，更何疑焉！（《物理小识·气论》）
方孔炤所说的气，也是指不可见的空气，而非表示物质构成的抽象符号的“气”。方以智一切皆气所为的思想，继承了他父亲的说法。方以智还说：
气行于天曰五运，产于地曰五材；七曜列星，其精在天，其散在地。故为山为川，为鳞羽毛介草木之物，声色臭味，别其端几。（《物理小识·总论》）
就是说，天地间一切物皆气构成，精粹者为列曜之星，粗笨者为山川动植。所有有内在属性和外部表现的，皆气所为。气是永恒存在，不生不灭的。所以他说：“考其实际，天地间及有形者皆坏，惟气不坏。”（《东西均·所以》）可以说，方以智所谓气，实际上是物的一种具体形态。
由于方以智是在实证原则的指导下把气这一物质形态作为万物的本原，所以他也可以用另一种物质形态火来作为万物的本原。这在方以智并不矛盾，因为光和火是气的不同表现形态。为了更形象地说明万物的本原所具有的动能和本原在形成万物中发生作用的机制，他用火来代替气作万物的本原。在他这里，火就是气，火具有动能，具有不息的生命力，并且可以由其内部矛盾着的两个方面不断被打破和重新建立平衡来表现其动源和均衡。气着重表示物的构成基元，火着重表示物的动能和攻取生克这些构成因素。这一点实际上也是继承了他的家学，他的祖父方大镇就曾指出：“满空皆火，物物之生机皆火也。火具生物、化物、照物之用。”（《药地炮庄·养生主》引）他的父亲方孔炤也说：“两间之光，皆太阳之火也。”（《物理小识》卷一引）他还引元代医学家朱震亨的观点：“天恒动，人生亦恒动，则火之为也。”（《物理小识·火》）方以智引用这些话的目的，在于论证火是五行中最重要的，天地间的一切运动都以火为根据。这实际是把火的能动的、能改变其他物质的性质加于气之上。也可以说，在方以智这里，气只是构成物的基元，而现实的物是处在形质这一层面，形质则以五行为构成物，而五行中火最重要。方以智有《五行尊火为宗说》论证他的这一观点：
世人但知火能生土，不知火能生金、生水、生木。盖金非火不能生成，水非火不能升降，木非火不能发荣。……今之土中石中金中海中树中，敲之击之钻之，无不有火出焉。则此火能藏神于万物，而又能生物也。（《周易时论合编·图象几表》）
这里着重的是火能改变他物、火本身蓄有势能而蕴发为他种物质的性质。方以智也用“火”在人体中的作用来论证火的普遍性：“五行尊火，动静归风，人身以动物载静理，故以火为生死。病人者火也，所以生者即火也。”（《周易时论合编·图象几表·人身呼吸合天地卦气说》）人无一息不动，动灭则死，火为动源，故以火为生之所以然。病即火与其他四行失去平衡。所以他又说：“阳统阴阳，火运水火也，生以火，死以火，病生于火，而养身者亦此火。水火交济，主之者心。火无体而因物为体，人心亦然。”（《物理小识·火》）这里“火运水火”之火，“火无体”之火，指质的动能和生机。动能和生机要靠具体的水火发生作用，而这种动能也有驾驭、驱动具体火水的作用。这一说法吸取了朱震亨医学上表示主从、阴阳的概念“君火”、“相火”。朱震亨说：“太极、动静、阴阳而生五行，各一其性，惟火有二：曰君火，人火也；相火，天火也。
火，内阴外阳而主动者也。”（《物理小识·火》）所谓君火，指人身具有的生机和动能，故曰人火。相火指人身体之外的各种物质因素，“内阴外阳而主动”指火的内虚外热而有动势这一性质。方以智发挥朱震亨的说法，提出：“明乎满空皆火，君相道合者，生死性命之故，又孰得而欺之？”（《物理小识·火》）这是说，世间一切物皆在运动中，运动有内因有外因，有主因有附因，所谓“君相道合”。事物内部的动能和外部的各种物质因素二个方面的配合谐调是一切事物存在的根据。人的生命活动如此，万物莫不皆然。火不能绝，亦不得纵，贵在谐调平衡。
方以智论火和气，是在二个层次上：火以质言，气以构成物质的基元言，二者并不矛盾。但综观方以智的整个思想，他更重视的是火，因为火解释了运动的原因、内与外、天与人、主与从的关系。这是他的学说的重点。五行尊火的思想虽然不是他首创，但他借前人的思想成果对事物的动能及内外、天人、主从关系的说明却是有见地的。更重要的是，他突破了一般哲学家以气为万物本原而不肯向更深的层次钻研的弱点，从原素和原素发生作用的性质和方式二个层面寻求对事物的解释。这说明他更重视实证地探究事物的性质和形态而不仅仅思辨地泛论事物的本原。作为一个重视实证的哲学家，他对事物的探究已经从物的构成基元向物的结构和性质的层面延伸，尽管这种探究和说明还是很肤浅的。
2.太极方以智既是个象数学家，又是个本体论哲学家，他既在气与质这个层面探讨万物的构成和性质，又在万物与人的关系这个层面追索万物存在的根据、所以然。这个所以然，方以智认为是太极。他对太极作过这样的描述：
太极者，先天地万物，后天地万物，终之始之，而实泯天地万物，不分先后终始者也。生两而四、八，盖一时具足者也。自古及今，无时不存，无处不有，即天也，即性也，即命也，即心也。一有一画，即有三百八十四。皆变易，皆不易；皆动，皆静，即贯寂感而超动静。此三百八十四实有者之中，皆有虚无者存焉。孔子辟天荒而创其号曰“太极”。“太极”者，犹言“太无”也。“太无”者，言不落有无也。后天卦爻已布，是曰“有极”；先天卦爻未阐，是曰“无极”。二极相待，而绝待之太极，是曰中天。中天即在先后天中，而先天即在后天中。则三而一矣。（《东西均·三征》）
这段绝妙的文字，从人的觉解的层面，从本体到方法，全面地描述了太极。首先，太极这个本体不同于道家“有生于无”的“无”。有生于无的“无”是宇宙论的本体，它代表一个宇宙阶段，它与万物是时间上的生与被生的关系。方以智的太极，是本体论的本体，它代表哲学家的 一种识度，太极与万物是一般和个别的关系，抽象和具体的关系。它没有时间上的先后际，也没有空间上的整体与部分，也不能用时空中的存在与不存在去规范它。从它是天地万物的根据说，它是先天地万物；从它实际上是时空中的具体存在说，它后天地万物。严格说来，“天地万物的根据”是不能说的，因为这是个形上学的命题。从实证哲学、自然哲学的角度说，天地万物都是个别的实际物，它无所谓根据，无所谓本体。但方以智这里显然是从形上学角度立论的，所以先天后天形上形下皆可以用来描述太极这一本体。太极既先天地万物，又后天地万物；既是物之始，又是物之终。它既是抽象的、无具体相状的，故“泯天地万物”；但又是具体的、实在的，故“二（阴阳）而四（四象）、八（八卦），一时具足”。太极与万物同时具有，“一有一画，即有三百八十四爻”，一画即包三百八十四爻，三百八十四爻可收束为一画。具体的变易、动静是万物的属性，太极则超动静、寂感。由此亦可说是无。