Первая книжка стихов «Лирика» (1934), включавшая всего 12 стих., привлекла внимание читателей непосредственностью и живостью интонаций, узнаваемостью реалий: «Мы живем в огромном мире, /Мы живем в одной квартире: / Справа койка, слева койка, / Справа я, а слева Колька» («Трое»). В следующем году появилась вторая книга «День», в 1937 — поэма «Феликс Дзержинский», в 1938 — «Стихи и поэмы», в 1939 — «Дальневосточные стихи», в 1940 — «Три времени года». «Литературное поколение, к которому принадлежит Долматовский ...явилось как поколение задорных комсомольских поэтов. И ранние стихи Долматовского, можно сказать, — документ эпохи не только в том смысле, что в них говорится об Испании, о строительстве метро и Магнитки, то есть о том, чем жили тогда люди, но и в самом внутреннем ощущении героики, неподдельного энтузиазма, радостного внутреннего гудения, подъема, восторга» (Ваншенкин К. О поэте // Долматовский Е. Избранные произведения: в 2 т. М., 1971). Лишь на склоне лет в прозаических мемуарных заметках «Товарищи писатели» Долматовский написал о том, на каком фоне (и вопреки чему) расцветал подчас этот неподдельный энтузиазм и восторг: «Какие бури бушевали, какие обвинения сотрясали нашу писательскую корпорацию, как рвались нити, связывающие нас, как пугливо отворачивались при встрече вчерашние знакомые, какие бессовестные слова срывались подчас с трибуны Дома литераторов». «Клевета ударила» и по семье поэта, над ним самим начинали «сгущаться тучи». Однако и эти драматические обстоятельства не заставили Долматовского изменить убеждениям юности: он продолжал писать «о том, как его сверстники шли на ударные стройки, работали на колхозных полях, как их посылали в дальние кулацкие села вывозить хлебные излишки», а позднее — «о строительстве Волго-Дона, о фестивале молодежи, об ашхабадском землетрясении, о целине» (К.Ваншенкин).
Долматовский один из наиболее широко печатавшихся советских поэтов. Дважды (в 1978 и 1989) выходили его трехтомники, в 1971 двухтомник, многократно (1948, 1955, 1959, 1965) — объемистые однотомники, не считая многочисленных сборник новых стихов, а позднее и прозы. Следует, однако, отметить, что эти издания достаточно успешно расходились и на полках магазинов не залеживались. Популярность имени Долматовского в значительной мере составили его песни: «Любимый город» (1939), «Моя любимая» (1941), «Эх, как бы дожить бы...», «Попутная песня» («С боем взяли мы Орел...»), «Случайный вальс» (обе — 1943), «Ленинские горы» (1948), «Уходил на войну сибиряк» (1948), «Сормовская лирическая» (1949), «Если бы парни всей земли» (1958), «И на Марсе будут яблони цвести» (1962) и др. Песенные тексты Долматовского отличались несомненной музыкальностью, сюжетной и ритмической изобретательностью, афористичной запоминаемостью строк — недаром многие из них вошли в поговорки, повторялись в качестве лозунгов, газетных заголовков и т.д.
Те же качества — музыкальность, сюжетность, афористичность — привлекательны в лучших стихах Долматовского, не предназначенных для песенного исполнения. Темы, которые у других авторов могли бы прозвучать риторично и официозно, он умеет «подать» живо и человечно. Наряду с поэмой (наиболее значительная из поэм Долматовского — трилогия «Одна судьба», основанная на личном опыте времен Великой Отечественной войны, первая часть — «Пропал без вести» — создана в 1942–43) и балладой, он культивирует жанр «рассказов в стихах» («Рассказ одинокой женщины», «Рассказ музыканта», «Рассказ генерала», «Рассказ бабушки» и т.д.), создает, воскрешая страницы своей метростроевской юности, роман в стихах «Добровольцы» (1952–55), по которому был поставлен известный кинофильм. В то же время перу Долматовского доступна и тонкая, лаконичная лирика: «Наверно, это очень странно, / Таинственно на самом деле: / Поэты, умершие рано, / Про смерть свою сказать успели. / Но у живых поэтов тоже, / И чаще в ранней, первой книге, / Такие, что мороз по коже, / Есть строки о последнем миге».
Наряду с одобрительными оценками поэзия Долматовского вызывала в разные годы и нарекания, упреки в конъюнктурности, газетности, ремесленничестве. Показательна статья А.Синявского в «Новом мире» (№3. 1965) под названием «Есть такие стихи...» (о книге Долматовского «Стихи о нас». М., 1964): «Пора предъявить счет к стихам среднего уровня. Есть такие стихи — «средние», которым не откажешь в наличии мысли и чувства, их автору — в опытности и находчивости в средствах изображения, композиции, броских афоризмах и т.п. Чего не достает им — так это поэзии в большом и высоком значении слова... Горечи, кислоты и соли не хватает нам в стихах Долматовского...» При всей возможной субъективности и пристрастности здесь уловлено нечто и впрямь существенное: в своем творчестве Долматовский действительно более мастер, знающий свое ремесло, нежели спонтанный певец-импровизатор, у которого «стихи не пишутся — случаются» (А.Вознесенский). Недаром у Долматовского больше, чем у кого-либо из советских поэтов, книг тематических, подчиненных единому замыслу: «Книга ровесников» (1947, с разделами «Встречи ровесников», «Испытания ровесников», «Любовь ровесников», «Путешествия ровесников»), вышедшая в том же году (год 30-летия Октябрьской революции и 25-летия СССР) книга «Созвездие», где каждой из советских республик (на тот момент шестнадцати) посвящено по стихотворению. Отчетом о поездках в Африку стала книга «Африка имеет форму сердца» (1961), командировка во Вьетнам породила книгу «Девушка в белом» (1968), в книгу «Интерстих» (М., 1982) вошли циклы «Мифы современной Греции», «Стихи о Португалии», поэмы «Руки Гевары», «Чили в сердце» и др.
Однако было бы неверно считать Долматовского ремесленником, готовым писать о чем угодно. Он — поэт определенных позиций, стойких убеждений. В драматической обстановке пришедших в страну перемен Долматовский стремился отстаивать идеалы своей комсомольской юности, причем боевой наступательный пафос порой уступал место оборонительному: «Не трогайте наших легенд, / Замешанных на крови, / Не мы создавали их — / Они создавали нас. / «Аврора» вошла в Неву / И выстрел дала один, / Но он превратился в залп / И залпом звучит в веках» (крайне редкий у Долматовского пример белого стиха).
С начала 1970-х Долматовский публикует прозу. Серия книг под общим названием «Было (Записки поэта)» (М., 1972, 1973, 1975, 1979, 1988) содержит ценный мемуарный материал и размышления о поэзии. «Зеленая брама» (Отдельным изданием М., 1983, 1985, 1989) определяется автором как «документальная легенда об одном из первых сражений Великой Отечественной войны».
В разные годы Долматовский выступал как переводчик и составитель книг зарубежной поэзии (Поднимаясь к новой жизни: Современная немецкая поэзия (1945–53). М., 1954; Немецкая поэзия 1954–59. М., 1959; Монгольская поэзия М., 1957; Современная скандинавская поэзия. М., 1959; Поэзия ведет огонь: Стихи поэтов Вьетнама. М., 1968).