Автор знаменитых романов «Иду на грозу», «Зубр», «Картина», «Вечера с Петром Великим». Писатель военного поколения по духу и взгляду на мир с бескомпромиссностью и чистотой решения главных проблем жизни, смерти и человеческого долга.
В соавторстве с Алесем Адамовичем написал «Блокадную книгу». Это документальная хроника блокады Ленинграда, написанная в 1977 - 1982 годах.

Книга основана на интервью с очевидцами, документах и письмах. Она рассказывает о муках осаждённого фашистами Ленинграда, о героизме его жителей, о страданиях и о мужестве, о любви и о ненависти, о смерти и бессмертии. Инициатива создания книги исходила от Алеся Адамовича. Авторы собрали 200 рассказов блокадников, которые были записаны на магнитофонную ленту. Общий объём материала составил 4000 страниц. Впервые часть её была напечатана в журнале «Новый мир» за 1977 год. Цензоров не устроили рассказы о мародёрстве в осаждённом городе. На издание этой книги в Ленинграде был наложен запрет, в Ленинграде книга вышла только в 1984 году после смены партийного руководства города. Гранин подчёркивал, что «Блокадная книга» — это, прежде всего, книга «об интеллигенции и об интеллигентности».
По произведению режиссёром Александром Сокуровым в 2009 году был снят документальный фильм «Читаем «Блокадную книгу». Книга стала основой художественного фильма «Блокадный дневник» (2020; режиссёр Андрей Зайцев).

Роман «Мой лейтенант», опубликованный в 2011 году, - победитель Национальной литературной премии «Большая книга –2012», премии Правительства Санкт-Петербурга в области культуры и искусства за 2016 год (в области литературы).

Это произведение о малоизвестной стороне Великой Отечественной войны, взгляд изнутри из траншей и окопов. Это новое видение событий, неоднократно описанных историками. В романе запечатлена память самих участников трагических событий обороны Ленинграда, восстанавливающая многие неожиданные факты военных действий, увиденных глазами простого лейтенанта, бытовые детали фронтовой жизни. Действие романа происходит в июле 1941 года. На фоне ужасов, тягот и неприглядности войны автор дает возможность выговориться лейтенанту, одному из тех, кому обязаны мы своей победой; тех, кто вряд ли выбрал бы такую судьбу, будь на то их воля. Книга написана от лица молодого человека, работавшего на оборонном заводе Ленинграда, молодого лейтенанта, прошедшего войну и старого человека, оглядывающегося на свою жизнь, оценивая прошлое. Один — молодой, дерзкий, импульсивный и романтичный. Другой — мудрый, знающий цену жизни и умеющий противостоять обстоятельствам. И у каждого — своя правда. Жестокая война и страшная, изнуряющая блокада открывали «человеку, каков он, что он способен выдержать».

Роман получил высокую оценку Ассоциации изучения русской литературы в Китае. Гранин - лауреат премии «Лучший зарубежный роман XXI века», учрежденной крупнейшим китайским издательством литературы «Жэньминь вэньсюэ чубаньшэ» и Китайским обществом по изучению иностранной литературы за роман о Великой Отечественной войне. Торжественная церемония награждения состоялась 12 декабря 2013 года в Пекине.