Ca khúc đầu tay của ông là Sóng nước Ngọc Tuyền lấy cảm hứng từ ca khúc Thiên thai của nhạc sĩ Văn Cao (cụ thể là từ câu hát Bâng khuâng chèo khua nước Ngọc Tuyền).

Trong lúc hoạt động âm nhạc tại Liên khu III, ông có các sáng tác: Ba Vì năm xưa, Sẽ về Thủ đô, Những gác chuông giáo đường (phổ thơ Hữu Loan), Tôi yêu hoà bình...

Khi đang tại Nhạc viện Bắc Kinh, ông viết ca khúc Hoa mộc miên với chủ đề tình hữu nghị anh em giữa hai nước Việt Nam - Trung Quốc (lúc này quan hệ giữa hai nước rất thân thiết). Khi làm việc tại Đoàn ca múa Tổng cục Chính trị, ông đã có những sáng tác được công chúng yêu thích như Tình em (thơ Ngọc Sơn, 1962), Bế Văn Đàn sống mãi (thơ Trinh Đường, 1963), Tôi ca mãi đời anh (1964). Ông cũng viết các tác phẩm khí nhạc như Miền Nam quê hương ta ơi!, Kể chuyện sông Hồng.

Vào thời kì Kháng chiến chống Mỹ ông đã viết rất nhiều ca khúc, trong đó có những ca khúc được phổ biến rộng rãi như: Thề bảo vệ Tổ quốc, Anh vẫn hành quân (thơ Trần Hữu Thung), Bạch Long Vĩ đảo quê hương, Có chúng tôi trên hải đảo xa xôi, Chưa hết giặc ta chưa về, Cùng anh tiến quân trên đường dài (thơ Xuân Sách), Nổi lửa lên em (phỏng thơ Giang Lam), Đường chúng ta đi (lời thơ Xuân Sách), Trên đỉnh Trường Sơn ta hát, Đêm Trường Sơn, Bài ca đường chín...

Khi đất nước thống nhất, ông viết tiếp những ca khúc: Việt Nam ơi ta bước tiếp, Việt Nam ơi! Mùa xuân đến rồi, Chiều không em (phỏng thơ Thuỵ Kha), Người mù hát tình ca (phỏng thơ Thế Hùng), Biển cả quê hương, Nhớ về cửa biển, Chợ Chờ em vẫn chờ ai (thơ Phạm Tiến Duật), Khát vọng mùa xuân (thơ Huy Cừ), Đường chân trời (thơ Hoàng Trần Cương)...

Huy Du là một trong những nhạc sĩ lớn của dòng nhạc cách mạng. Những sáng tác của ông được công chúng đón nhận và yêu thích. Nhiều ca sĩ thành danh đã hát nhạc của ông, trong đó có Quý Dương, Quang Hưng, Doãn Tần, Bích Liên, Lê Dung...

Nhạc sĩ Huy Du đã xuất bản các tập ca khúc: Anh vẫn hành quân (Nhà xuất bản Văn hoá), Đường chúng ta đi (Nhà xuất bản Quân đội nhân dân), Khát vọng mùa xuân (Nhà xuất bản Âm nhạc), Tuyển chọn ca khúc (Nhà xuất bản Âm nhạc và Hội nhạc sĩ Việt Nam); Băng audio - cassette: Người mù hát tình ca (Audio Hồ Gươm), Chiều không em (DIHAVINA và Hội Nhạc sĩ Việt Nam).