Главное произведение - многотомный роман "Семья Тибо" (Нобелевская премия, 1937; русский перевод 1936, 1959, 1972), начат в жанре семейной хроники ("Серая тетрадь", 1922; "Исправительная колония", 1922; "Солнечная пора", 1923; "День врача", 1928; "Сестрёнка", 1928; "Смерть отца", 1929), которая перерастает в политический роман, в широкую картину французской действительности начала 20 века. "Семья Тибо" завершалась в 1930-е годы ("Лето 1914 года", 1936; "Эпилог", 1940), в обстановке движения Народного фронта. Под пером Мартена дю Гара рассказ о распаде буржуазной семьи перерастает в историю упадка целого класса. Жизненный путь главы семейства Оскара Тибо, пришедшего к полному "очерствению", - характерный пример того, как общество калечит человека. Различным формам эгоизма, индивидуализма писатель противопоставляет идеал гармоничного деятельного человека. Антуан Тибо, талантливый детский врач, в конце Первой мировой войны перед смертью находит в себе силы осудить избранный им путь компромиссов. Младший из братьев Жак от протеста против семейного деспотизма приходит к революционной деятельности и трагически гибнет, пытаясь в одиночку преградить путь империалистической войне. В лице Жака Тибо автор создал образ бунтаря и подвижника, выступающего против буржуазного общества. В "Лете 1914 года" даётся строго документированное описание подготовки Первой мировой войны империалистическими державами, показан крах 2-го Интернационала.

Как романист Мартен дю Гар стремится к максимальной объективности, его герои раскрываются в действии и диалоге. Его произведениям присущи характерные черты французской классической литературы: широта социальной панорамы, этический пафос, ясность мысли и чёткость её выражения. В создании крупных человеческих характеров, в стремлении постигнуть "диалектику души" французский писатель опирался на опыт своего любимого автора - Льва Толстого. Творчество Мартена дю Гара знаменует существенные сдвиги в развитии французского критического реализма. В годы Второй мировой войны писатель занимал антифашистскую патриотическую позицию. В "Автобиографических и литературных воспоминаниях" (1955) он защищает реалистические взгляды на искусство.