V roku1939 vydal štyri čísla vlastnéhofanzinu Futuria Fantazia. Prvá publikovaná poviedkaHollerbochen's Dilemna mu vyšla v amatérskom fanzine Imagination! v roku1938. Jeho prvá predaná poviedka bolaPendulum, ktorú napísal spolu sHenry Hassom. Najčastejšie spolupracoval s fanzinomWeird tales, kde v rokoch1941–1948 publikoval celkom 25 poviedok.
Jeho najslávnejším dielom súThe Martian Chronicles (v roku1950 The Silver locus, po slovenskyMarťanské kroniky). Kniha rozoberá vzájomné postavenie – ignoranciu ľudí a mimozemšťanov, ale hlavne o neschopnosť ľudí učiť sa z vlastných chýb.
Nemenej slávnym dielom je451 stupňov Fahrenheita (v roku1951 The Fireman) – pohľad na spoločnosť, kde zločinom je vlastniť a čítať knihy. Román sfilmoval francúzsky režisérFrancois Truffaut.
Jedenasteroid je pomenovaný na jeho počesť(9766) Bradbury, ako aj kráter na mesiaci sa volá „Dandelion Crater“ (pomenovaný podľa románu,Dandelion Wine – Púpavové víno).
Takisto získalWorld Fantasy Award za životné dielo,Stoker Award za životné dielo,SFWA Grand Master,SF Hall of Fame Living Inductee a First Fandom Award.