Tác phẩm của Trần Anh Tông có Thủy vân tùy bút (Tùy bút nước mây) gồm 2 quyển, trong đó ông vẽ nhiều bức họa và dưới mỗi bức hoạ đều có thơ đề. Tuy nhiên, Anh Tông đã sai đốt tập thơ này trước khi ông mất. Nay thơ ông chỉ còn lại 12 bài chép trong Việt âm thi tập.[1][62] Có bài làm trên đường đi chinh chiến, có bài vịnh sử, có bài bàn về đạo Thiền. Đáng chú ý là những bài tả cảnh như các bài "Vân tiêu am", "Đông Sơn tự". Tập thơ này được Phan Huy Chú khen là "bài nào cũng là thanh tân và có lực lượng" (Văn tịch chí). Ngoài ra ông còn có bài "Thạch dược châm" (Bài châm về những lời can ngăn trung trực), sáng tác để răn dạy cho Thái tử Trần Mạnh.[25][62]

Theo nhận xét trong cuốn Thơ văn Lý Trần (tập 2, quyển thượng) do Nguyễn Huệ Chi, Trần Thị Băng Thanh, Đỗ Văn Hỷ và Trần Tú Châu biên soạn, thơ của Trần Anh Tông "giản dị, trong sáng, giàu tình cảm và trau chuốt. Niềm hào hứng của người chiến thắng, mang lại yên vui cho dân cũng như niềm tự tin, sự tỉnh táo của một nhà lãnh đạo tối cao phản ánh trong thơ ông. Đặc biệt, Anh Tông đã mở đầu cho dòng thơ vịnh sử của nước nhà. Trong số thơ này, thái độ khen chê những nhân vật lịch sử thể hiện sự tiếp thu có phê phán với quá khứ, đồng thời bày tỏ những quan điểm trị nước và cũng là nhân sinh quan của tác giả..."[63]

Sách Thơ văn Lý-Trần cũng chép lại một số thi phẩm của Trần Anh Tông như sau:

東山寺風搖解虎秋蟬過，月瀉軍持夜澗寒。休向五臺勞夢寐，看來天下幾東山。Đông Sơn tựPhong dao giải hổ thu thiền quýnh,Nguyệt tả quân trì dạ giản hàn.Hưu hướng Ngũ Đài lao mộng mị,Khan lai thiên hạ kỷ Đông San.Chùa Đông SơnGió lay thiền trượng ve im tiếng,Tràng chảy trong bình, suối lạnh hơn.Mơ ước Ngũ Đài chi nữa nhỉ?Trên đời hồ dễ mấy Đông Sơn.(Bản dịch của Huệ Chi)[63]冬景蒼描翠抹削晴峰，紫府樓臺倚半空。幾度碧桃先結實，洞天三十六春風。Đông cảnhThương miêu thúy mạt tước tình phong,Tử phủ lâu đài ỷ bán không.Kỷ độ bích đào tiên kết thực,Động thiên tam thập lục xuân phong.Cảnh đôngVẽ thắm, tô xanh sáng đỉnh non,Lưng trời phủ tía dựa chon von.Bích đào chín sớm bao nhiêu bận?Ba sáu cung trời gió ấm tuôn.(Bản dịch của Huệ Chi và Phạm Tú Châu)[64]宋度宗邊風瑟瑟逼人寒，正是東風盡醉間.一日權歸師相手，太平天子十年閒.Tống Độ TôngBiên phong sắt sắt bức nhân hàn,Chính trị đông phong tận túy gian.Nhất nhật quyền quy sư tướng thủ,Thái bình thiên tử thập nhiên nhàn.Tống Độ TôngBiên cương gió vút lạnh ghê người,Ấy lúc xuân về say lả lơi.Quyền bính một ngày sư tướng nắm,Thái bình, thiên tử mười năm chơi.(Bản dịch của Huệ Chi)[65]