İlk şiirleri 1921-23 arasında Dergâh dergisinde yayımlandı. Daha sonra Millî Mecmua, Hayat, Görüş dergilerinde şiir yayımladı. 1932 yılından sonra yazdığı şiirleri Varlık, Ağaç, Görüş, Oluş, Ülkü, İstanbul vd. dergilerde yayımlandı. Şiirlerinin küçük bir bölümünü ölümünden bir yıl önce kitaplaştırdı. Şiirlerinden çok romanları ve edebiyat tarihi araştırmalarıyla tanındı. Ahmed Hamdi Tanpınar eserleriyle, kişiliği ve kültürüyle önemli bir yazardır. Edebiyatın roman, hikâye, deneme, şiir, tenkit, inceleme, edebiyat tarihi alanlarında eser verdi. Önce hocası, daha sonra dostu olan Yahya Kemal’den Batı edebiyatı ve divan şiirinin zevkini, millet ve tarih hakkındaki görüşlerinin temelini, edebî eserin dille ilgisini ve dili kullanma sanatını aldı. Onun öncülüğüyle, öğrenciliğinde Baudelaire, Verlaine, Mallarmé, Anatole France, Goethe, Dostoyevski’yi yoğun olarak okudu.

Güzel Sanatlar Akademisindeki estetik ve mitoloji hocalığı sırasında plastik sanatlarla olan yakınlığı, ileride edebiyatla, şiirle ilgili yazılarına yansıdı. Lanson, Brunetiére, Thibaudet gibi Fransız eleştirmen ve edebiyat tarihçilerini; Freud, Jung ve Bachelard’ı okudu. Türk musikisi de yoğunlukla ilgilendiği bir alan oldu. Zaman duygusunu, mazi düşüncesini ve rüya estetiğini eserlerinde sıkça işledi ve eserlerinin dokusuna kattı. N. Gürbilek’in deyimiyle akmakta olan zaman, erkek; geçmiş, kadındır onda. Psikolojik tahlillere geniş yer verdiği hikâye ve romanlarında batılılaşma ve gelenekler arasında kalarak arayışlar ve tıkanmalar içinde bunalan kişileri anlattı. Romanlarının temel sorunsalı, Türk toplumunun yaşadığı Batılılaşma değişimi ve dönüşümüdür. 1948 deki tefrikası geliştirilerek yayımlanan Huzur’da, Cahit Tanyol’un ifadesiyle “Yahya Kemal’in dev kanatlarından sızan ilhamlı ve bereketli ışığın bir taşıyıcıs, bir işçisi” olan Tanpınar, bizi “hakikat”le yüz yüze getirmiştir.

Saatleri Ayarlama Enstitüsü’nde ironi yoluyla devrinin keskin biçimde eleştirisini yaptı. Mahur Beste, tefrika edildiği biçimde yayımlanmış, aslında tamamlanmamış bir romandır. Bu roman, kökleri Osmanlı modernleşmesi içinde yer alan bir ailenin tarihini, uç bireylerin tasvirleri eşliğinde anlattı. Aynı zamanda o dönemin ilmiye sınıfının çöküşü de romandaki bazı figürler aracılığıyla ikinci bir tema olarak anlatıldı.