Son premier essai poétique, le Drageoir aux épices (1874), et son roman Marthe, histoire d'une fille (1877) le font entrer en contact avec Zola et les naturalistes. Fidèle à cette tendance dans les Sœurs Vatard (1879), il se démarque avec À rebours (1884) de toute la littérature existante et définit l'esprit et l'esthétique décadents. Attiré par l'expérience mystique (Là-bas, 1891), il se convertit au catholicisme, traduisant dans ses dernières œuvres son besoin de surnaturel (En route, 1895 ; la Cathédrale, 1898 ; l'Oblat, 1903).
