Брэдбери традиционно считается классиком научной фантастики, хотя значительная часть его творчества тяготеет к жанру фэнтези, притчи или сказки.
Всемирная слава пришла к Брэдбери после издания романа «451 градус по Фаренгейту» в 1953 году. Роман впервые был опубликован в недавно появившемся журнале Playboy. В романе Брэдбери показал тоталитарное общество, в котором любые книги подлежат сожжению. В 1966 году режиссёр Франсуа Трюффо экранизировал роман, выпустив полнометражный фильм «451 градус по Фаренгейту».
Кинематограф вообще играл важную роль в жизни писателя: им созданы множество сценариев к фильмам, самым известным из которых считается «Моби Дик». Также Брэдбери мог бы стать сценаристом знаменитой ленты Хичкока «Птицы», но был в то время занят сериалом «Альфред Хичкок представляет», поэтому не смог взять ещё один проект.
Рэй Брэдбери был автором и ведущим цикла телепередач из 65 мини-фильмов по мотивам его рассказов. Цикл назывался «Театр Рэя Брэдбери» и выходил с 1985 по 1992 год.
Писатель рассказывал о своей встрече с советским режиссёром Сергеем Бондарчуком, когда тот представлял фильм «Война и мир», ставший лауреатом «Оскара»: там было много разных известных режиссёров, и Бондарчук подходил и узнавал некоторых из них:
«О, мистер Форд, мне нравятся ваши фильмы». Он также узнал Грету Гарбо и некоторых других. Я тихо стоял в самом конце и просто смотрел на это. Вдруг Бондарчук крикнул мне: «Рэй Брэдбери, это вы?» Он бросился ко мне, обнял меня и, прихватив бутылку «Столичной», потащил к своему столу, где сидели только его близкие друзья. Все знаменитые голливудские режиссёры, стоявшие в очереди, были озадачены. Они смотрели на меня и спрашивали друг друга: «Кто этот Брэдбери?» И, ругаясь, они ушли, оставив меня с Бондарчуком…Оригинальный текст — Рэй Брэдбери
Став популярным писателем, Брэдбери продолжал активно писать, работая по несколько часов каждый день. В 1957 году вышла его книга «Вино из одуванчиков», к которой затем он написал продолжение под названием «Лето, прощай!». Однако редакторы отказались печатать продолжение, сославшись на «незрелость» текста: писатель выпустил вторую часть лишь в 2006 году, спустя полвека после первой.
Роман «Вино из одуванчиков», как и «Марсианские хроники», был составлен из отдельных рассказов, некоторые из которых ранее уже публиковались. Книга эта однако представляет собой более целостное произведение, чем «Хроники…». «Вино из одуванчиков» считается наиболее автобиографичным романом Брэдбери, причём авторские черты можно заметить сразу в двух героях — братьях Томе и Дугласе Сполдинг, живущих в городке Грин Таун, прототипом которого стал родной для Брэдбери Уокиган.
Некоторые читатели замечали сходство этой книги с другим произведением американской литературы — романом Андерсона Шервуда «Уайнсбург, Огайо , который тоже делится на отдельные истории, объединённые действующими лицами, сюжет также развивается в хронологическом порядке. Но при этом протагонист Андерсона, Джордж Уиллард, взрослее братьев Тома и Дугласа у Брэдбери, поэтому духовные переживания и мысли в книге Андерсона более «взрослые». Яркость и красочность детства и ощущение жизни — главные темы обоих произведений.
Следующий роман Брэдбери — «Надвигается беда», также известный как «Что-то страшное грядёт», вышел в 1962 году. По-английски название звучит как «Something wicked this way comes», что отсылает к «Макбету» Шекспира, к фразе из четвёртого акта, произнесённой ведьмой. Ведьма говорит о симпатии ко злу, которое ведьмы пробудили в Макбете; также и герой Брэдбери Чарльз Хэллуэй рассуждает о симпатии ко злу, всегда скрывающейся в сердцах, открытых для ещё большего зла, у людей, сдавшихся и променявших «что-то на ничего», превративших себя в абсурдных персонажей, питающихся болью и страхом других.Брэдбери в 1990 году
После 1963 года Брэдбери продолжил публиковать новые рассказы, но также активно сконцентрировался на ином жанре — драме. Его первый сборник небольших пьес «The Anthem Sprinters and Other Antics» вышел в 1963 году и был посвящён Ирландии, где Брэдбери провёл шесть месяцев. Вскоре на телевидении вышло два шоу по пьесам Брэдбери: «Мир Рэя Брэдбери» и «Замечательный костюм цвета сливочного мороженого» . Также в 1960-е годы писатель участвовал в создании фильма по истории Америки для нью-йоркской Всемирной выставки 1964 года. Его заинтересованность фантастикой и драматическим искусством продолжилась и в 1970-х годах, но в то время Брэдбери также увлёкся поэзией, выпустив три сборника своих стихотворений. В 1982 году все стихотворения были изданы в одном томе «The Complete Poems of Ray Bradbury». На протяжении этого периода жизни Брэдбери также создавал много литературных произведений, далёких от фантастики, печатался в различных по тематике журналах: от Life до Playboy.
Некоторые из своих ранних рассказов Брэдбери в 1984 году переиздал в специальном сборнике «Воспоминание убийства», а позже опубликовал детективный роман «Смерть — дело одинокое». Также в то время на кабельном телевидении начал выходить сериал «Театр Рэя Брэдбери», в котором были экранизированы многие рассказы писателя. В этот период жизни Брэдбери получил множество наград в области литературы и искусства в целом.
Рэя Брэдбери часто называют «мэтром фантастики», одним из лучших писателей-фантастов и основоположником многих традиций жанра. Однако сам он не относил себя к писателям-фантастам и не стеснял себя узкими рамками — в жанре фантастики написана лишь часть его произведений. Тем не менее, помимо множества общелитературных премий, Брэдбери является обладателем нескольких наград в области фантастики: Небьюла (1988), Хьюго (1954).