Из всего научного и литературного наследия Ибн-Туфейля мы располагаем лишь «Романом о Хайе, сыне Якзана», содержание которого сводится к следующему. На одном из необитаемых островов близ экватора самопроизвольно из сочетания элементов земли и воды возникло дитя человеческое, которому автор дает аллегорическое имя Хай ибн-Якзан — Живой, сын Бодрствующего. Ребенка вскармливает газель. Газель умирает, и юный Хай остается один на один с дикой природой. В процессе материального самообеспечения Хай учится изготовлять с помощью острых камней различные орудия, укрощает огонь и использует его для приготовления пищи и согревания. Изменяется и сам способ добывания средств к существованию: сначала Хай питается плодами; на смену растительной пище приходит мясная: Хай становится охотником; затем он приручает диких животных и приступает к разведению скота. Рассказывая о жизни своего героя, Ибн-Туфейль излагает цельную теорию развития человечества в ходе освоения им природы. Средневековый арабский историограф аль-Марракуши так и писал: Ибн-Туфейль хотел объяснить в своей книге «становление рода человеческого с точки зрения философов».
Рассказ об освоении природы человеческими руками служит Ибн-Туфейлю канвой для изложения процесса познания мира человеческим разумом. Абстрактное мышление Хайя пробуждается вопросом о жизни и смерти. Вскрыв грудь погибшей газели, он обнаруживает, что носителем жизни в ней служил заключенный в сердце горячий парообразный воздух. Этот «животный дух», как он убеждается позже, управляет любым организмом и служит основой единства его членов. Последующие рассуждения толкают Хайя на рассмотрение вопроса о единстве и разнообразии окружающего мира. Сначала все вокруг представляется ему как нечто «безмерно раздробленное», но шаг за шагом он устанавливает сущностное единство сначала в отдельных группах животных, затем в животном мире и в мире растений, в мире одушевленных существ вообще и, наконец, в природе в целом. Дальнейшие размышления приводят его к пониманию материи и формы, «творящей причины», совечности ей мира, бессмертия постигающего ее разума.
В конце романа Ибн-Туфейль знакомит своего Робинзона с Пятницей — жителем соседнего острова Асалем, решившим провести остаток жизни в уединении и молитвах. Асаль обучает Хайя своему языку и в ходе бесед с ним обнаруживает, что мировоззрение Хайя по существу не отличается от распространенного у него на родине вероучения. Что же касается Хайя, то религия не представляется ему совершенным способом изложения истины. Почему, спрашивает он, пророк общины, к которой принадлежал Асаль, не пожелал раскрыть истину такой, как она есть? Почему он обращается в своем учении к сказкам? И к чему все эти обряды? Проникшись жалостью к соотечественникам Асаля и желая открыть им глаза на истину, Хай отправляется со своим другом на его остров. Многие часы проводит Хай в беседах с жителями этой страны и их правителем Саламаном, другом Асаля. Но, увы, философская премудрость остается никем не понятой. Убедившись в том, что его собеседники «стоят на уровне неразумных животных», герой романа решает: для них нет иного пути к спасению, кроме их религии. История завершается тем, что Хай, примирившись с положением дел во владениях Саламана, возвращается с Асалем на остров, где из столь удачного смешения элементов ему когда-то случилось появиться на свет.
Аллегорическая форма романа позволила Ибн-Туфейлю не только дать популярное изложение перипатетической философии, но и выдвинуть (или поддержать) ряд смелых тезисов и гипотез: о происхождении живых организмов из неживой материи, об эволюции человека и его познавательных способностей, о возможности постижения истины без помощи религиозного откровения.