בתוך מציאות של קושי וריחוק, המשורר מבטא ביטחון עמוק בהשגחת ה׳, תוך שימוש בניגוד שבין יום ללילה כדי לתאר מצבי חיים היסטוריים ואישיים.
הגישה המרכזית בקרב רוב הפרשנים רואה במושגים יום ולילה משל לתקופות בחיי העם. המילה יוֹמָם מסמלת את הגאולה העתידית או את זמני השלווה, שבהם ה׳ יעניק לנו את חסדו. לעומת זאת, המילה וּבַלַּיְלָה מסמלת את חושך הגלות וזמני הצרות [רש"י, רד"ק, אלשיך, מאירי]. לפי גישה זו, המילה חַסְדּוֹ מכוונת לנס הישועה שה׳ יצווה עלינו [מלבי"ם]. גם בתוך חשכת הגלות, המשורר מצהיר כי שִׁירֹה עִמִּי – עם ישראל ימשיך להלל את ה׳ על חסדי העבר וההווה, ולהודות לו על הרע כשם שמודים על הטוב [רד"ק, מאירי].
גישה אחרת מפרשת את הפסוק כגעגועים לימי העבר. המשורר נזכר בימים שבהם צעד בבטחה עם עולי הרגל אל בית המקדש, כאשר יוֹמָם ה׳ השפיע עליו מחסדו, וּבַלַּיְלָה, בזמן המנוחה במלון הדרכים, היה עוסק בשירה ובתפילה לה׳ [אבן עזרא, מצודת דוד].
באשר למשמעות המילה שִׁירֹה, רוב הפרשנים מסכימים כי מדובר בשיר הלל, תפילה או לימוד תורה [אבן עזרא, מצודת ציון, אלשיך]. אולם, קיימת דעה ייחודית המבוססת על חקר המסורה והתרגום, ולפיה המילה שִׁירֹה אינה קשורה לשירה כלל, אלא משמעותה חנייה והשראת השכינה. לפי פירוש זה, הבקשה היא שה׳ ישרה את שכינתו בתוכנו גם בתוך חשכת הצרה [רש"י, מנחת שי].
ברובד המדרשי, הפסוק מקבל משמעות של קשר רוחני יומיומי בין האדם לאלוהיו. חז"ל דורשים כי אדם העוסק בתורה בלילה (וּבַלַּיְלָה שִׁירֹה עִמִּי), ה׳ מושך עליו חוט של חסד ביום (יוֹמָם יְצַוֶּה ה׳ חַסְדּוֹ). מדרשים נוספים מתארים הרמוניה שמימית, שבה ה׳ מאזין לשירת המלאכים בלילה, בעוד שביום המלאכים שותקים מפני כבודם של ישראל [תורה תמימה, מנחת שי]. בנוסף, הפסוק מזכיר את יציאת מצרים, שבה ישראל קיימו את מצוות הפסח ביום, ושרו את ההלל בלילה [רש"י].
הפסוק נחתם במילים תְּפִלָּה לְאֵל חַיָּי. הפרשנים מבארים כי זוהי בקשה ותחינה של המשורר לאלוהים שיאריך את ימיו וישמור על חייו, כדי שיזכה לשרוד את ליל הגלות ולראות בעיניו את אור הגאולה ובניין בית המקדש [רד"ק, אלשיך, אבן עזרא].