Еще до заграничной командировки А. Потебня был хорошо знаком с наследием античной мысли, современной западноевропейской филологической и философской школой, в частности с немецкой классической философией и культурным наследием немецкого романтизма. Как и все образованные и критически мыслящие молодые люди в России он отдавал должное В. Белинскому и Н. Чернышевскому, однако ему больше импонировал либеральный демократизм А. Герцена. При этом в философско-мировоззренческом плане ему, как и большинству духовно развитых украинских мыслителей, был наиболее близок Г. Сковорода, о котором в городах и селах Левобережной Украины сохранялось живое предание и работы которого А. Потебня (одним из первых) начал систематически собирать и изучать.

Особое значение в формировании взглядов А. Потебни имело знакомство с философскими идеями И. Канта, использованными им для осмысления роли языка и языковых форм в освоении человеком окружающего мира. Язык для харьковского ученого, подобно категориям мышления для философа из Кёнигсберга, выступает прежде всего средством упорядочения огромного потока ощущений и впечатлений, накатывающихся на человека извне. Слово является для него носителем не только определенного значения, при помощи которого внешние восприятия адаптируются внутренним опытом, но и всего предшествующего опыта человека, его народа и исторических предков.

Разрабатывая эти и другие положения в ряде новаторских работ, среди которых следует в первую очередь назвать «О связи некоторых представлений в языке» (1864), «Из записок по русской грамматике» (1874) и опубликованную посмертно «Язык и народность» (1895), А. Потебня вывел концепцию о трех аспектах слова: форме, значении и внутренней форме.

Согласно учению о внутренней форме слова, едва ли не центральному в философии языка А. Потебни, — слово (кроме его звуковой оболочки и абстрактного, зачастую условного значения) содержит в себе некоторое представление-образ, имеющее общенародное значение и являющееся чем-то интуитивно более ясным и простым, чем его объяснение. Часть слов современных языков выхолащиваются, утрачивая свой внутренний образ, но те, что сохраняют свою внутреннюю форму, определяют поэтичность речи и текста.

Исчезновение внутренней формы, утрата образной сущности слов приводит к образованию абстрактных понятий, в свою очередь определяющих особый — научный — тип мышления. Научный язык, стремящийся к точности и однозначности, логическому выражению наблюдаемых во внешнем мире фактов в их взаимосвязи, тем самым противопоставляется поэтическому, органически связанному с художественно-ассоциативным мышлением, использующем многозначность образа.

Таким образом, в своей философии языка А. Потебня подходит к проблеме исторической эволюции форм и средств выражения мысли. На уровне мифологического сознания, в мире которого существует народная культура, мы видим нерасчлененное единство образных и понятийных сторон языка. В дальнейшем, с переходом к современному типу профессионально дифференцированной культуры, происходит разделение научно-философского (абстрактно-понятийного) и художественно-поэтического (ассоциативнообразного) мышления, общие праформы которых мы видим в мифах и иных произведениях устного народного творчества.

Отсюда то особенное внимание, которое А. Потебня уделял фольклору и этнографии. Для харьковского мыслителя язык не был чем-то изолированным, но описывался как неразрывно связанный с культурой народа. Поскольку творцом языка является народ, то он представляется ученому (как до него — Гердеру и немецким романтикам) порождением «народного духа», но одновременно и тем, что обусловливает специфику мировосприятия и мировоззрения каждого народа.

По возвращении из заграничной научной командировки жизнь А. Потебни не отличалась большим разнообразием. В 1875 году он защитил докторскую диссертацию и стал профессором истории русского языка и литературы Харьковского университета, в стенах которого проходила научная и педагогическая деятельность выдающегося ученого в течение всей последующей жизни. Его вклад в языкознание и философию языка был должным образом оценен, в 1877 году А. Потебня был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

Кроме уже названных трудов, из-под пера А. Потебни вышли многочисленные работы по общему языкознанию, фольклористике, литературоведению и этнографии, ряд исследований о происхождении языка, изыскания в области диалектологии, фонетики, грамматики и этимологии украинского и русского языков. Среди них особенно следует отметить фундаментальные: двухтомный труд «Объяснение малорусских и сродных народных песен» (1883–1888) и четыре тома «Из записок по русской грамматике» (первые два тома изданы в 1874 и 1888, последние — посмертно, в 1899 и 1941 годах).

Уже после его смерти были опубликованы книги «Из лекций по теории словесности. Басня. Пословица. Поговорка» (1894) и «Из записок по теории словесности» (1905). В 1914 году была издана работа о творчестве двух величайших русских писателей второй половины XIX века — Л. Толстого и Ф. Достоевского. Блестящее сочетание этимологического, фольклористического и исторического подходов демонстрирует его комментарий к «Слову о полку Игореве» (1878).

Будучи не только выдающимся ученым, но и талантливым педагогом, А. Потебня в Харьковском университете сформировал мощную филологическую школу, подобно тому, как В. Антонович — историческую в Киеве. Среди его учеников известны такие крупные ученые как Д. Овсяннико-Куликовский, А. Горнфельд, В. Харциев, А. Ветухов, А. Попов, Т. Райнов и другие. Его взгляды на язык и литературу стали идейной основой так называемой Харьковской школы (Б. Лезин, А. Горнфельд, В. Харциев и др.), сгруппировавшейся вокруг издания «Вопросы теории и психологии творчества» (8 томов, 1907–1923 гг.). Его идеи, заметно повлиявшие на философию русского символизма, прежде всего на концептуальные построения А. Белого, развивались также Д. Кудрявским, И. Ягичем, А. Шахматовым и рядом других выдающихся филологов и литературоведов XX века.

Совершенно в другой сфере, чем у отца, проявился талант у сына А. Потебни, также носившего имя Александр (1868–1935). Будучи одним из ведущих ученых-электротехников, в 1907 году он стал профессором Томского, а в 1923 — Харьковского технологических институтов, затем возглавил Харьковский электротехнический институт. В 20-х годах он руководил разработкой и уточнением планов ГОЭЛРО (Государственного комитета по электрификации России) в Украине и был известен как автор ряда трудов по теории электрических машин, преимущественно электродвигателей.

Скончался А. Потебня 29 ноября 1891 года в Харькове, где и был похоронен. В научно-философском отношении он далеко опередил свое время. Заострив вопрос о соотношении языка и мышления, харьковский ученый наметил постановку и решение многих проблем, вставших перед мировой наукой с конца XIX века, причем в ряде случаев в более современном понимании, чем у признанного основоположника структурной лингвистики XX века Ф. де Соссюра. На социальную философию своего времени, на развитие различных направлений гуманитарного знания не только в Украине, но и во всей империи А. Потебня имел влияние, которое можно бы сравнить (если ограничиваться украинскими мыслителями) лишь с влиянием идей М. Драгоманова.

В первой половине XX века идеи А. Потебни относительно связи особенностей различных языков с этнопсихологическими и социокультурными особенностями отдельных народов получили развитие в трудах многих выдающихся мыслителей, работавших на стыке философии и языкознания, в частности Н. Трубецкого и Г. Шпета. А взгляд на мифологию, фольклор и литературу как на производные (по отношению к языку) моделирующие системы через сто лет получил новую жизнь в тартуской школе Ю. Лотмана. В последнее время теоретические изыскания А. Потебни, еще не до конца понятые современниками, вызывают все больший интерес философов, этнологов и лингвистов.