Писать начал со стихов о природе еще в детстве; печатался с 1927 — был селькором. Затем руководил литературным кружком в Заобье и был поэтому приглашен в Москву на I Всесоюзный съезд крестьянских писателей (июнь 1929). После возвращения из Москвы, где его поддержал А. С. Новиков-Прибой, Бубеннов работал над повестью о коллективизации «Гремящий год» (1929–30, опубликована в 1932). Одновременно написал повесть о создании коммуны после Гражданской войны (эта рукопись была утеряна). Собирая материалы, побывал на Алтае, в Казахстане, на Саянах, в Хакасии, плавал по Енисею.
С 1930 жил в Татарии, сначала учительствовал в с. Рыбная Слобода на Каме, а с осени 1933 Бубеннов — профессиональный газетчик (газета «Красная Татария» и др.). В эти годы писал повесть о Гражданской войне «Бессмертие» (1940) и сборник рассказов «В половодье» (1940).
В 1939 был принят в члены СП Татарии, был руководителем его русской секции.
С началом Великой Отечественной войны по состоянию здоровья был освобожден от призыва, но весной 1942 все же был мобилизован и направлен в военное училище в Воткинске (Удмуртия), готовился стать минометчиком, однако как член Союза советских писателей был направлен на работу сначала в дивизионную газету, а затем в армейскую газету «Боевое знамя», где и прослужил до демобилизации в марте 1946.
До осени 1947 Бубеннов живет в Риге, затем после успеха романа «Белая береза» получает квартиру в Москве. С этого времени полностью на литературной работе.
С 1951 Бубеннов — член КПСС, в 1965–75 — член правления СП РСФСР. Наиболее известное произведение Бубеннова — роман «Белая береза», работу над которым он начал в 1942, а завершил (1-я книга) в 1946 (опубл. — 1947).
В 1947 роману была присуждена Сталинская премия.
Бубеннов принадлежал к тому поколению советских писателей, которое во многом определило облик советской литературы в первые послевоенные годы (В.Ажаев, С.Бабаевский, В.Кочетов, Е.Мальцев, Г.Николаева, Б.Полевой, А.Софронов и др.). Их сочинение с характерными героико-оптимистическими сюжетами и картинами был свойствен полемический отбор фактов: «Излишек впечатлений, которые еще не успели перебродить и отстояться, может иной раз, как это ни странно, помешать писательскому воображению. И в наблюдениях должна быть особая мера» (М.Бубеннов). Следуя этому принципу, Бубеннов в романе «Белая береза» события тяжелой военной осени 1941 представлял в сдержанно-бодрых красках, в далеких от трагизма картинах, в тщательно отобранных положительных наблюдениях; персонажи — Андрей Лопухов, Марийка, сержанты Юргин и Умрихин, а также предатель лейтенант Лозневой изображены по складывавшимся тогда образцам и нормам — для «положительных» либо для «отрицательных» героев. Сам Бубеннов, ставший одним из ведущих деятелей советской литературы тех лет, в ряде литературно-критических выступлений также давал категорические установки для литературы (см., в частности, его статьи: «О новом романе В.Катаева «За власть Советов»» // Правда. 1950. 16, 17 янв.; «О романе В. Гроссмана «За правое дело»» // Правда. 1953. 13 февр. и др.).
Успех 1-и книги «Белой березы» Бубеннов пытался развить во 2-й книге (1952), где политическая и пропагандистская заданность были выражены с еще большей наглядностью и отступлениями от исторической и жизненной правды. Роман сразу же по выходе был поддержан газетной критикой; автором была задумана и 3-я книга, но работа над ней в связи с изменениями в общественной и литературной жизни после марта 1953 утратила перспективу. Бубеннов перешел к другим, ставшим актуальными в те годы темам. Произведения последующих лет (романы «Орлиная степь», 1959 — о «покорителях» целины, «Стремнина», 1969 — о «покорителях» природы Сибири и Алтая) в целом отражают характерный для эпохи и усвоенный Бубенновым тип идеологического и художественные отношения к действительности. Рассказывая о работе гидростроителей, писатель, не беспокоясь о последствиях, полагает, что следует любой ценой использовать энергию рек, «русла которых приходится прорубать, с тем чтобы дать проходы судам. Прорубать взрывами» (Е.Осетров). В этих романах героические характеры типических представителей советской молодежи противопоставлены случайным, как правило, в советском обществе людям, выродкам и отщепенцам (например, «положительному» вожаку молодежи Леониду Багрянову в «Орлиной степи» противостоит «отрицательный» Деряба и его шайка и др.).
Последние романы Бубеннова заняли свое место в литературной борьбе тех лет: «Орлиная степь» выдвигалась на Ленинскую премию в 1961, а роман «Стремнина» был премирован на Всесоюзном конкурсе на лучшее произведение о рабочем классе в 1970. По роману «Стремнина» была написана драма (1973).
В последние годы жизни Бубеннов работал над автобиографической повестью «Жизнь и слово» (1978–79). В разные годы опубликовал ряд рассказов («Огонь в тайге», «Сын отряда» и др.).