Det var imidlertid som marxistisk teoretiker og filosof Colletti skulle bli best kjent. Han skrev flere artikler og bøker, og la stor vekt på behovet for å bryte med den hegelianske innflytelsen på marxismen. Følgelig var han kritisk til partiets filosofiske grunnlag, som i stor grad var konsentrert rundt partiledelsen og partileder Palmiro Togliatti sin fortolkning av Antonio Gramsci. Colletti helte snarere mot teoriene til Galvano Della Volpe. Han ble også kjent for sin teori om at det fantes en grunnleggende uenighet mellom Karl Marx og Friedrich Engels, der han tilskriver Engels et syn på marxismen som tilsier at det er et lukket system. I 1973 fikk han Isaac and Tamara Deutscher Memorial Prize for boka .