«Up All Night» retrata la sensación de montaña rusa que provoca un amor adictivo: ese cosquilleo que recorre la piel cuando llega un mensaje, el fuego interno de «un millón de soles» y la imposibilidad de aterrizar después del subidón. Charlie Puth confiesa que, pese a intentar distraerse con otras personas, basta un recuerdo de esos labios rojos o de esa voz tan característica para que el hechizo vuelva a atraparlo y lo deje sin dormir, repasando cada palabra en su cabeza.
La canción mezcla euforia y frustración. Entre ritmos pegadizos, el cantante reconoce el juego de «te acerco y te dejo» de su interés amoroso: lo seduce, lo «cuelga a secar» y lo obliga a esperar ilusionado a que regrese. El estribillo repetitivo imita esas noches en vela, mientras la letra expone la lucha entre razón y deseo. En definitiva, es un himno pop sobre la dependencia emocional, la esperanza obstinada y el poder que pueden tener unas simples palabras cuando alguien nos tiene hechizados.