逐段分析
第一段从开头到“相钩连”，用了四韵，为全诗定下豪放的基调，并用五丁开山的神话，点染了神奇色彩。《蜀王本纪》中记载了一个关于蜀道的神话。据说当年秦惠王时，蜀王部下有五个大力士，称为“五丁力士”。他们力大无穷。于是秦惠王送给蜀王五个美女，蜀王就命五丁力士移山开路，迎娶美女。在回行路上，见一条大蛇蹿入山洞，五丁力士上前拉住蛇尾，用力往外拖，忽然地动山摇，山岭崩塌，压死了五丁力士。秦国的五个美女都奔上山去，化为石人。这个神话，反映古代有许多劳动人民，凿山开路，牺牲了不少人，终于打开了秦蜀通道。李白运用这个神话的母题，写了第五韵二句：“地崩山摧壮士死”，也可以说是指五丁力士，也可以说是指成千累万为开山辟路而牺牲的劳动人民。他们死了，然后从秦入蜀才有山路与栈道连接起来。第一段诗到此为止，用四韵八句叙述了蜀道的起源。
第二段共享九个韵，描写天梯石栈的蜀道。“六龙回日”也是一个神话故事，据说太阳之神羲与驾六条龙每天早晨从扶桑西驰，直到若木。左思《蜀都赋》有两句描写蜀中的高山：“羲与假道于峻坂，阳乌回翼乎高标。”羲与与阳乌都是太阳的代词。文意是说：太阳也得向高山借路。而最高的山还使太阳回飞避开。“上有六龙回日之高标”，这一句就是说：上面有连太阳都过不去的高峰。“高标”是高举、高耸之意，但作名词用，因而可以解作高峰。萧士赟注引《图经》云：高标是山名。这是后代人误读李白诗，或有意附会，硬把一座山名为高标。原诗以“高标”与“回川”对举，可知决不是专名。
这两句诗有一个不同的文本。《河岳英灵集》、《极玄集》这两个唐人的选本、敦煌石室中发现的唐人写本，还有北宋初的《唐文粹》，这两句却不是“上有六龙回日之高标，下有冲波逆折之回川”，而是“上有横河断海之浮云，下有逆折冲波之流川”。从对偶来看，后者较为工整，若论句子的气魄，则前者更为壮健。可能后者是当时流传的初稿，而前者是作者的最后改定本。故当时的选本作“横河断海”，而李阳冰编定的集本作“六龙回日”。
以下一大段又形容蜀山之高且险。黄鹤都飞不过，猿猴也怕攀缘之苦。青泥岭，在陕西略阳县，是由秦入蜀的必经之路。这条山路百步九曲，在山岩上纡回盘绕，行旅极为艰苦。参与井都是二十八宿之一。蜀地属于参宿的分野，秦地属于井宿的分野。在高险的山路上，从秦入蜀，就好似仰面朝天，屏住呼吸，摸星辰前进。在这样艰难困苦的旅程中，行人都手按胸膛，为此而长叹。这个“坐”字，不是坐立的坐，应该讲作“因此”。
以上是第二段的前半，四韵八句，一气贯注，渲染了蜀道之难。下面忽然接一句“问君西游何时还”，这就透露了赠行的主题。作者不像作一般送行诗那样，讲些临别的话，而在描写蜀道艰难中间，插入一句“你什么时候才能回来呀？”由此反映了来去都不容易。这一句本身也成为蜀道难的描写部分了。
“畏途巉岩”以下四韵七句，仍然紧接上文四韵写下去，不过改变了描写的对象。现在不写山高路险，而写山中的禽鸟了。诗人说：这许多不可攀登的峥嵘的山岩，真是旅人怕走的道路（畏途）。在这一路上，你能见到的只是古树上悲鸣的鸟，雌的跟雄的在幽林中飞绕。还有蜀地著名的子规鸟，常在月下悲鸣。据说古代有一个蜀王，名叫杜宇，号为望帝。他因亡国而死，死后化为子规鸟，每天夜里在山中悲鸣，好像哭泣一样。
以下还有一韵二句，是第二段的结束语。先重复一句“蜀道之难难于上青天”，接说：使人听了这些情况，会惊骇得变了脸色。“凋朱颜”在这里只能讲作因惊骇而“色变”的意思，虽然在别处应当讲作“衰老”。
第二段以下，韵法与章法似乎有点参差。依韵法来写，分为三段。但如果从思想内容的结构来看，实在只能说是两段。从“连峰去天不盈尺”到“胡为乎来哉”是一段，即全诗的第三段。从“剑阁峥嵘而崔嵬”到末句是又一段，即全诗的第四段，第三段前四句仍是描写蜀道山水之险，但作者分用两个韵。“尺”、“壁”一韵，只有二句，接下去立刻就换韵，使读者到此，有气氛短促之感。在长篇歌行中忽然插入这样的短韵句法，一般都认为是缺点。尽管李白才气大，自由用韵，不受拘束，但这两句韵既急促，思想又不成段落，在讲究诗法的人看来，终不是可取的。
这一段前二句形容高山绝壁上有倒挂的枯松，下二句形容山泉奔瀑，冲击崖石的猛势，如万壑雷声。最后结束一句“其险也如此”。这个“如此”，并不单指上面二句，而是总结“上有六龙回日之高标”以下的一切描写。在山水形势方面的蜀道之险，到此结束。此下就又接一个问句：你这个远路客人为什么到这里来呢?这又是出人意外的句子。如果从蜀中人的立场来讲，就是说：我们这地方，路不好走，你何必来呢？如果站在送行人的立场来讲，就是说：如此危险的旅途，你有什么必要到那里去呢？
接下去转入第四段，忽然讲到蜀地的军事形势。“一夫当关，万夫莫开”，易于固守，难于攻入。像这样的地方，如果没有亲信可靠的人去镇守，就非常危险了。这几句诗完全用晋代张载的《剑阁铭》中四句：“一人荷戟，万夫趑趄，形胜之地，匪亲弗居。”李白描写蜀道之难行，联系到蜀地形势所具有的政治意义，事实上已越出了乐府旧题“蜀道难”的范围。巴蜀物产富饶，对三秦的经济供应，甚为重要。所以王勃《送杜少府之任蜀川》诗第一句就说蜀地“城阙辅三秦”，也是指出了这一点。李白作乐府诗，虽然都用旧题，却常常注入有现实意义的新意。这一段诗反映了初唐以来，蜀地因所守非亲，屡次引起吐蕃、南蛮的入侵，导致生灵涂炭的战争，使三秦震动。
这一段诗，在李白是顺便提到，作为描写蜀道难的一部分。但却使后世读者误认为全诗的主题所在。有人以为此诗讽刺章仇兼琼，有人以为讽刺严武，有人以为讽刺一般恃险割据的官吏，都是为这一段诗所迷惑，而得出这些结论。但是，这几句诗，确是破坏了全诗的统一性，写在赠友人入蜀的诗中，实在使人有主题两歧之感。然诗作本是诗人感情之流露：蜀中势力盘根错节，险要的地势更成为滋生割据野心的土壤，李白害怕友人误入是非之地，命丧宵小之手，故有“一夫当关，万夫莫开”“锦城虽云乐，不如早还家”之语。