Эпиграмма величиной в один дистих, непереводимая в своей сжатой выразительности и также получившая большой резонанс в мировой поэзии, резюмирует тему разлада чувств: «Я ненавижу и люблю. Ты спросишь, почему я так делаю. Не знаю, но чувствую, что так совершается, и исхожу в мучениях». Катулл тщетно ищет в себе душевных сил для того, чтобы превозмочь этот разлад, доводящий его до физического изнеможения; в старинной форме молитвы он обращается к богам с просьбой сжалиться над ним и в награду за чистоту его чувств дать ему возможность «стать здоровым».
Ярко личный характер любовной лирики Катулла создает искушение рассматривать его стихи как «человеческие документы» и использовать их в психолого-биографичеоком плане. Такие попытки нередко делались в беллетристической форме; однако и исследователи тоже занимались восстановлением «романа» Катулла: комбинируя стихотворения с биографическими сведениями о предполагаемой героине — Клодии, устанавливали историю и хронологию любовных отношений Катулла и Клодии до и после путешествия в Вифинию и размещали стихотворения по отдельным этапам «романа» — от первых робких надежд и блаженства взаимной любви через ревность, размолвки и примирения к последующему душевному раздвоению и окончательному разрыву. Биографическая ценность подобных восстановлении остается все же весьма условной, тем более, что задача эта допускает, как показал опыт, различные решения.
Вторая основная тема лирики Катулла — насмешка, резкая и беспощадная, всегда персонально заостренная против определенных лиц, на манер древних ямбографов; он сам называет свои насмешливые стихотворения «ямбами». Вполне остается он в традиции античной ямбографии и в смысле выбора объектов для осмеяния и поругания: воровство, разврат, нечистоплотность, физические недостатки и т. п., вот те качества, которые Катулл приписывает осмеиваемым им лицам. В этом же тоне выдержаны нападки на Цезаря и в особенности на одного из агентов Цезаря, Мамурру. При всей гиперболичности выразительных средств нападки эти не лишены были реального основания, и, по сообщению историка Светония, Цезарь сам признавал, что «на него наложено вечное клеймо стишками Валерия Катулла о Мамурре». Ряд стихотворений направлен против поэтов архаистического направления. С этой целью сочиняются забавные ситуации. Так, любимая будто бы дала обет во время размолвки, что в случае примирения принесет в жертву Венере стихи «негоднейшего поэта» (т. е., очевидно, самого Катулла); примирение наступило, и теперь в огонь могут смело отправиться... «Анналы» некоего Волузия. Насмешливая лирика Катулла нередко приближается к типу италийского фольклорного «поругания»; однажды он даже как бы воспроизводит самый обряд, призывая свои стихи «обступить» некую «распутницу» и бурно требовать от нее возвращения присвоенной тетрадки.
К фольклорным формулам Катулл прибегает очень часто. Так, единственное в его сборнике «застольное» стихотворение, хорошо известное в русской литературе благодаря переводу Пушкина («Пьяной горечью Фалерна»), заканчивается в подлиннике двумя «заговорными» формулами: он «ссылает» воду, «пагубу вина», к постникам и «закрепляет» заговор указанием на то, что «здесь находится чистый Вакх». В переводе Пушкина эти фольклорные черты смягчены или вовсе устранены, и стихотворение получило более «анакреонтический» характер.
Как и следует ожидать от неотерика, Катулл чрезвычайно внимателен к форме. Полиметры стилизованы иначе, чем эпиграммы. Динамичность полиметров находит выражение в быстром темпе, с которым на протяжении немногих стихов нагнетаются вопросы, ответы, восклицания. Мысли связываются как бы нечаянно, неожиданными ассоциациями, которые создают впечатление непринужденной откровенности или бурного излияния чувств. Язык имеет интимно-фамильярную окраску: много элементов живой обыденной речи, провинциализмов, эмоциональных слов, ласкательных или непристойно-грубых. Аффективность тона повышается резкими красками, гиперболами, гротескными образами. В эпиграммах все эти моменты «непосредственного» стиля значительно ослаблены, и преобладает более логическая композиция с чрезвычайно искусным приспособлением движения мысли к ритмическому строю элегического дистиха. «Шутки» Катулла, при всей их кажущейся простоте, представляют собой результат серьезной работы над искусством малой формы.