В 1754 Мендельсон познакомился с Лессингом и другими деятелями литературы в Берлине. Годом позже вышла его первая работа Философские разговоры (Philosophische Gesprche), сразу же составившая ему репутацию философа. В том же году появилась книга по эстетике Письма об ощущениях (Briefe ber die Empfindungen). В 1763 Мендельсон был награжден Прусской академией искусств за эссе Об очевидности в метафизических науках (Abhandlung ber die Evidenz in der metaphysischen Wissenschaften, опубликовано в 1764), представленное на конкурс, в котором участвовал сам Кант. Через четыре года он опубликовал свою наиболее известную работу – Федон, или О бессмертии души (Phdon, oder ber die Unsterblichkeit der Seele, 1767), в которой рассуждал о человеке в его соотношении с Богом и предложил доказательство бессмертия человеческой души. Эта работа вовлекла его в диспут со швейцарским теологом Лафатером, который бросил вызов Мендельсону, предложив опровергнуть доказательства догматов христианства, содержавшиеся в трудах Ш.Бонне, либо встать на позиции христианства. Однако, по утверждению Мендельсона, его философские взгляды только укрепляли его религиозные представления, и он продолжал оставаться на позициях иудаизма. Известен и его спор с Якоби о спинозизме Лессинга. Мендельсон также написал работы Иерусалим, или О религиозной власти и иудаизме (Jerusalem, oder ber religise Macht und Judentum, 1783), в которой защищал принцип религиозной терпимости, а также Утренние часы (Morgenstunden, oder Vorlesungen ber das Dasein Gottes, 1785) с морально-теологическим доказательством бытия Бога и ранее, совместно с Лессингом, Поп-метафизик (Pope ein Metaphysiker, 1755) с оправданием теодицеи Лейбница. Он также перевел на немецкий язык Пятикнижие и Псалтирь, написал комментарии к некоторым библейским книгам и несколько проповедей на идише. Мендельсона обычно считают инициатором движения «еврейского просвещения». Его выступление Что такое просвещение? (Was ist Aufklrung?) в 1784 инициировало дискуссию о просвещении в конце 18 в. в Германии. Издавал вместе с Лессингом ряд журналов. Идеи Мендельсона оказали огромное влияние на развитие идей немецкого просвещения и реформированного иудаизма в 19 в. Умер Мендельсон в Берлине 4 января 1786.

Среди других работ философа – О принципах изящных искусств и наук (Betrachtungen ber die Quellen und die Verbindungen der schnen Knste und Wissenschaften, 1757); О возвышенном и наивном в изящных науках (ber das Erhabene und Naive in den schnen Wissenschaften, 1758).