在拉尔夫·沃尔多·爱默生的支持下，梭罗在康科德开始了他的超验主义实践。梭罗放弃诗歌创作而开始撰写随笔，起先给超验主义刊物《日晷》写稿，之后各地的报纸杂志上都有他的文章问世。他是一个超验主义者，他相信人能凭直觉认识真理，在一定范围内，人就是上帝。
梭罗除了被一些人尊称为第一个环境保护主义者外，还是一位关注人类生存状况的生态主义哲学家。 1845年7月4日梭罗开始了一项为期两年的试验，他移居到离家乡康科德城（Concord，原意“谐音”）不远，优美的瓦尔登湖（Walden）畔的次生林里，尝试过一种简单的隐居生活。
他向《小妇人》的作者露意莎·梅·奥尔柯特借了一柄斧头，就孤身一人，跑进了无人居住的瓦尔登湖边的山林中，自己砍柴，在瓦尔登湖畔建造了一个小木屋，并在小木屋住了两年零两个月又两天的时间。出版于1854年的散文集《瓦尔登湖》详细记载了他在瓦尔登湖畔两年又两个月的生涯。虽毕业于世界闻名的哈佛大学，但他没有选择经商发财或者从政成为明星，而是平静地选择了瓦尔登湖，选择了心灵的自由和闲适。他搭起木屋，开荒种地，写作看书，过着非常简朴、原始的生活。来到瓦尔登湖畔之后，他认为找到了一种理想的生活模式。在这两年多的时间里，梭罗自食其力，他在小木屋周围种豆、玉米和马铃薯，然后拿这些到村子里去换大米。完全靠自己的双手过了一段原始简朴的生活。
在瓦尔登湖生活期间，因为梭罗反对黑奴制（Negro Slavery），拒交“人头税”而被捕入狱。虽然他只在狱中蹲了一宿就被友人在未经他本人同意的情况下，替他代交了税款保其出狱，但这一夜却激发他思考了许多问题。出来后曾有一些市民问他这样一个问题，为什么有许多人宁愿坐牢也不愿意交税。为解释这一问题，他结合自己的亲身体验，写成了著名的政论《抵制国民政府》（Resistance to Civil Government，后改名为Civil Disobedience，《论公民的不服从》）。他所宣传的这种依靠个人的力量，“非暴力抵抗”的斗争形式对印度的甘地美国黑人领袖马丁·路德·金产生了很大的影响。
他决定研究自然史，纯是出于天性。他承认他有时候觉得自己像一条猎犬或是一头豹，如果他生在印第安人之间，一定是一个残忍的猎人。但是他被他那麻省的文化所约束，因此他研究植物学与鱼类学，用这温和的方式打猎。他与动物接近，使人想起汤麦斯·福勒关于养蜂家柏特勒的记录：“不是他告诉蜜蜂许多话，就是蜜蜂告诉他许多话。”蛇盘在他腿上；鱼游到他手中，他把它们从水里拿出来；他抓住山投鼠的尾巴，把它从洞里拉出来；他保护狐狸不被猎人伤害。我们这自然学家绝对慷慨，他什么都不瞒人：他肯带你到苍鹭常去的地方，甚至于他最珍视的植物学的沼泽那里——也许他知道你永远不会再找到那地方，然而无论如何，他是愿意冒这个险的。