En 1896, il publie les Plaisirs et les Jours (préfacés par A. France et R. Hahn), puis il ébauche son roman Jean Santeuil (publié en 1952) et traduit les œuvres de Ruskin, qu'il a rencontré à Venise en 1900. Dans Pastiches et Mélanges (1919), il rend hommage, sur le mode de l'imitation, aux auteurs qu'il admire, et en particulier à Saint-Simon. Ses Chroniques (1927) et un essai critique intitulé Contre Sainte-Beuve (1954), où il refuse l'explication de l'œuvre littéraire par la vie de son auteur, ne paraîtront qu'à titre posthume. Après la mort de son père (1903) et de sa mère (1905), il se consacre, malgré son asthme, à la rédaction de À la recherche du temps perdu (Du côté de chez Swann paraît en 1913 ; À l'ombre des jeunes filles en fleurs en 1918). Hanté par la crainte de ne pouvoir terminer son œuvre, il travaille avec acharnement dans la solitude. Ainsi paraissent le Côté de Guermantes (1920), Sodome et Gomorrhe (1922) et, après sa mort, la Prisonnière (1923), Albertine disparue (ou la Fugitive) [1925] et le Temps retrouvé (1927).
À la recherche du temps perdu représente un tournant décisif dans l'histoire du roman au XXe s. Cet ensemble romanesque repose sur une architecture complexe (Proust la comparait à une « cathédrale »). Le narrateur retrace le cheminement qui fut le sien dans sa jeunesse : sa vaine recherche du bonheur dans la fréquentation des snobs du faubourg Saint-Germain à l'époque de l'affaire Dreyfus, dans l'amour (sa relation possessive à Albertine) et dans la contemplation des œuvres d'art. Sa quête s'achève par la réalisation de son désir d'écrire, grâce à la découverte du pouvoir d'évocation de la mémoire involontaire, qui réunit le passé et le présent en une même sensation retrouvée (la célèbre petite madeleine trempée dans le thé, par le rappel d'une saveur oubliée, fait revivre toute son enfance). Le style de Proust se caractérise par des phrases souvent longues (ou périodes), suprêmement élégantes et équilibrées, qui révèlent les intentions cachées derrière les apparences sociales, et explorent le monde des désirs inconscients.
