卦气说以阴阳二气解释易理，以说明上述变化，实际上为阴阳五行宇宙系统确立了一个基本的原则和根据。卦气说对汉代自然哲学产生过较深刻的影响，它可以看做是从《淮南子》和秦汉阴阳家到扬雄自然哲学的过渡环节。但是，卦气说利用的是占筮迷信的框架结构，所以其体系又有着强烈的主观虚构的成分。这种外在的形式必须予以改造，而继承和完成这一工作的是扬雄。
自然哲学在汉代由扬雄而达到了高峰。
扬雄是西汉末年的一位重要哲学家，也是一位不太成功的儒学改革家。
他在后世虽遭到儒者的颇多非议（如朱熹说：“扬雄最无用，真是一腐儒。”），但是应该肯定他在复兴传统儒学精神，批判汉儒神学目的论和谶纬神学，重建天人宇宙模式等方面还是独树一帜的。如他批判谶纬神学，说：“或问：赵世多神，何也？曰：神怪茫茫，若存若亡，圣人曼云。”（《法言·重黎篇》）扬雄模仿《周易》而著《太玄》，模仿《论语》而作《法言》，常常被人讥之为缺乏创造。其实，扬雄决非泥古，而是在反思儒学的形式下进行了大胆的理论探索和创新。这主要表现在，扬雄融通玄儒，提出了一个以“玄”为中心观念的宇宙结构图式。
扬雄以“玄”为宇宙万物的本原。“玄”来源于老子的“玄之又玄，众妙之门”（《老子》一章），同时又融入了“太极”易理。扬雄对“玄”的界定主要是：
玄者，幽詀万类而不见形者也，资陶虚无而生乎规，（扌門幺幺卯）神明而定摹，通同古今以开类，詀措阴阳而发气。（《玄詀》）
夫玄，晦其位而冥其畛，深其阜而眇其根，攘其功而幽其所以然者也。故玄卓然示人远矣，旷然廓人大矣，渊然引人深矣，渺然绝人眇矣。
嘿而该之者，玄也。（《玄詀》）
夫玄也者，天道也，地道也，人道也，兼三道而天名之，君臣父子夫妇之道。（《玄图》）
以上所引，其主要意思是：第一，“玄”如同老子之“道”、《易》之“太极”一样，无形无象，幽深玄远，人们无法用感官感知它，但可以通过它施设万物、统理阴阳、贯通天地人、通贯古今的功用而知道它的存在。“玄”是宇宙万物统一的基础。
第二，“玄”是贯通天、地、人的总原则、总根据。它无所不在，无所不包，在万物而又不形于外，幽冥无形而又普遍发生着作用，人们只能默默地顺从它，从而保持自己的本性。这是“玄”的最本质的含义。
扬雄在《太玄》中，以“玄”为中心，展开了对宇宙秩序、条理和结构的体系建构。他改变了《周易》以二分法建立体系的方式，其全部体系从天地人皆以“玄”
为根据，采用三分法而推衍出来，即一玄分为天玄、地玄、人玄三方，每一方又分为三州，共九州；每一州又分为三部，共二十七部；每一部又分为三家，共八十一家。这样，天、地、人按照一玄、三方、九州、二十七部、八十一家的层次，形成了一个宇宙系统。如同《易》以六十四卦立，而“天下之能事毕矣”，扬雄也认为“分正群家，事事其中”（《玄图》），“八十一首，岁事咸贞”（《玄首序》），天下万物的一切变化，都被太玄包括无遗。这就是扬雄提出的“太玄”体系，也是他的宇宙结构图式。在这个图式中，扬雄以八十一首的排列，表示一年四季阴阳消息的全过程；以七百二十九赞配一年的日数，并仿汉易卦气说，把四时、方位、五行、阴阳之气结合起来，纳入到一个包括时间、空间在内的宇宙框架中。这样，万物的繁衍生息，人事的兴衰祸福，生产活动的运作秩序等等都可以从太玄的体系推演出来。
此外，扬雄在《玄文》篇中提出了“罔、直、蒙、酋、冥”的观念，并与四方四时加以配合，用来说明事物从无形到有形，从发生到消解的发展全过程：罔（始初而未形）→直（质而未文）→蒙（物之修长）→酋（物之生长成熟）→冥（形体复归消解），以此说明具体事物的发展是一个“出冥入冥，新故更代”（《玄文》）的过程，其中既有着从无入有、从有入无的循环，又有着新陈的更替。而其中阴阳的消长、五行的生克，是事物产生、发展、衰落到灭亡的内在原因。当然，作为以革新儒学为己任的学者，儒家的仁义道德、社会伦理也被纳入到这个体系之中：
“夫天地设，故贵贱序。四时行，故父子继。律历陈，故君臣理。”（《玄詀》）甚至说：“或曰：玄何为？曰：为仁义。”（《法言·问道》）无怪司马光说《太玄》与《周易》“大抵道同而法异”，“殊途而同归，百虑而一致，皆本于太极两仪三才四时五行，而归于道德仁义礼也”（《太玄集注·说玄》）。可见，扬雄把自然、社会、伦理统统纳入到他的“太玄”宇宙系统模式之中。
扬雄虽然有时也未完全摆脱宇宙生成论的影响，但其重点不在于宇宙如何从“玄”中产生出来，而在于宇宙秩序、变化条理、总体结构和系统功能的揭示，并告诫人们要使自己的行为符合宇宙的秩序，而不去人为地破坏这种秩序的平衡。从思维特征上说，他不是沿着经验观察的途径对事物进行细致的分门别类的研究，而是直接向事物的整体联系和系统结构方面横向铺开。他强调自然、社会的统一性和合规律性，这是对的。但是他认为一切都可以从这个体系中推演出来，这样，设想得愈细致完整，就愈带有虚构和臆想的性质。不过，扬雄否认自然秩序的外在目的性，认为宇宙处在自发的、动态的和谐之中。现象的规律性发源于自然秩序的内在平衡，这些都是很深刻的思想。扬雄由于以“玄”作为宇宙系统结构的总原则，就使其哲学具有较强的本体论意味，因而成为汉代宇宙论哲学向玄学本体论转化过程中的重要环节。
王充的批判思想及其元气自然论
王充是活跃于东汉光武到和帝年间的一位重要哲学家、无神论者。《后汉书》称他曾“师事扶风班彪”，但其“好博览而不守章句”，表现出与众不同的反潮流性格。时值神学目的论流行和谶纬神学泛滥，王充以强烈的社会责任感投入到对神学目的论和谶纬神学的批判中，写下了《讥俗》、《政务》、《论衡》等书，但大多失传，留传于今者只有《论衡》。王充的著作有很强的针对性：“充既疾俗情，作《讥俗》之书；又闵人君之政，徒欲治人，不得其宜，不晓其务，愁精苦思，不睹所趋，故作《政务》之书。又伤伪书俗文多不实诚，故为《论衡》之书。”（《论衡·自纪》，以下只注篇名）又说：“《论衡》之造也，起众书并失实，虚妄之言胜真美也。”（《对作》）王充自认为《论衡》一书：“文露而旨直，辞奸而情实。”（《对作》）又说：“《论衡》篇以十数，亦一言也，曰：疾虚妄。”（《佚文》）这些论著遂确立了王充汉代思想批判家的地位。
关于王充思想的学派性质，学术界说法不一。有说是儒家，有说是道家，《四库全书总目提要》则列为“杂家”。虽然，王充曾自谓“依道家论之”，“从道不随事，虽违儒家之说，合黄老之义也”（《自然》），但这主要指天道观方面。实际上王充的思想“博通众流百家之言”（《后汉书·王充传》），而尤善儒、道，具有综合儒、道的特征。在天道观方面，他受黄老之学的影响较大些；而在社会政治生活中，他仍然维护传统的儒家纲常名教。不过，王充在哲学上的贡献主要在天道观方面，且有明显的黄老思想倾向，同时又受到《淮南子》和扬雄的极大影响。王充一生的精力主要在思想批判方面，而不在于发展和创建理论，所以他虽然在思想批判中使用并完善了汉代的元气论，但终没有建立起一个较为完整的自然哲学体系。元气自然论是王充哲学精华之所在。
一、天道观和元气自然论
王充虽然继承了先秦老子、荀子和秦汉以来黄老学派的“天道自然”观念，但是他没有把“道”当做其哲学的最高概念，而认为是天的运行规律或特性。王充所说的“天”与荀子的说法相通，指没有意志而按照自身规律运行的自然体。
他说：“夫天，体也，与地无异。”（《变虚》）王充所处的汉代，天文学以及其他自然科学已有了长足的发展。王充为了论“天”，曾引用了大量天文学及其他一些自然科学的知识。当时天文学关于“天”的认识主要有盖天说、宣夜说、浑天说三种。王充倾向于古老的盖天说，认为天体是一种物质实体，并且有其固定的形体，“天不在地中，日亦不随天隐。天平正，与地无异”，人“视天若覆盆之状”
（《说日》），又说“天之与地皆体也。地无下，则天无上矣（《道虚》）。”王充用这种本已落后的近于盖天说的说法批评了浑天说。这些说法虽然还谈不上科学，但是他引证的目的是旨在证明“天”的客观性和物质实体性，因而它们成为王充哲学的重要根据。也许由于王充还没有把自然科学上的天与哲学上的天区别开来，所以在天与气的关系上表现出一些混乱。例如，王充一方面认为天与地一样，是含气的物质实体：“天地，含气之自然也”（《谈天》），“天禀元气”（《超奇》），元气似在天地之先，天地是由元气发展而来。但是另一方面，王充又认为“天地不生，故不死；阴阳不生，故不死”，“惟无终始者乃长生不死”（《道虚》），即天地是永恒的存在体。“元气，天地之精微者也”（《四讳》），元气、阴阳与天地一样似乎都是永恒存在的。天与元气的关系孰为本？王充没有明确说。如果联系王充关于人和宇宙万物都是由于“天地合气，物偶自生”（《物势》）以及“阴阳之气，天地之气也”（《讲瑞》）的说法，可以看出，天地与元气是统一的，而元气则是天地统一的基础。王充没有像《淮南子》那样更多地讨论宇宙生成论的问题，甚至还批评《淮南子》关于共工与颛顼争帝，怒而触不周山，使天柱折，地维绝，以及女娲氏炼石补天等关于宇宙生成论的神话是“殆虚言也”（《谈天》）。
在批判董仲舒神学目的论和社会上流行的“虚妄”之言的过程中，王充赋予了元气自然的特性。王充认为人和万物都是由于禀受元气才产生的，他说，“人，物也；物，亦物也”（《论死》），“俱禀元气”（《幸偶》）；“人未生，在元气之中；既死，复归元气。元气荒忽，人气在其中”（《论死》）。认为万物发生的过程，决非如董仲舒所谓的“天地故生人”的目的论，而是“天地合气，人偶自生也；犹夫妇合气，子则自生也”（《物势》）。“自生”是王充提出的一个重要概念，指包括人在内的万物生成过程，是自然的过程，不体现任何目的和意志：“天之行也，施气自然也，施气则物自生，非故施气以生物也。”（《说日》）同时，元气是宇宙万物的本原，是构成万物的基础，这是其元气自然论最核心的思想。
元气自然论标志着中国古代气论思想上升到一个新的阶段。