Ông là người tài hoa, vẽ tài, hát giỏi, thơ hay. Bài thơ Tây Tiến của ông mang đậm nét hào hùng, bi tráng pha chất lãng mạn được chọn vào giảng dạy trong giáo trình trung học phổ thông. Một số bài thơ của ông đã được phổ nhạc như Tây Tiến (Phạm Duy phổ nhạc), Đôi mắt người Sơn Tây (Phạm Đình Chương phổ từ hai bài thơ Đôi bờ và Đôi mắt người Sơn Tây), Kẻ ở (Cung Tiến phổ nhạc). Đặc biệt bài thơ Không đề được 4 nhạc sĩ phổ nhạc khác nhau (Việt Dũng (với tựa đề "Có những cuộc tình không là trăm năm"), Phạm Trọng Cầu (tựa đề "Em mãi là 20 tuổi"), Khúc Dương ("Em mãi là 20 tuổi"), Quang Vĩnh).

Tác phẩm tiêu biểu là các tập thơ Bài Thơ Sông Hồng (1956), Rừng Biển Quê Hương (1957), Mây Đầu Ô (1986); truyện ngắn Mùa Hoa Gạo (1950); hồi ký Làng Đồi Đánh Giặc (1976)...

Hiện nay tại trường Tiểu học Thị trấn Phùng (cấp 3 Đan Phượng cũ - quê ông) có đặt một bức tượng Quang Dũng trong trang phục người lính Tây Tiến.