יצירתו העשירה של נתן אלתרמן כוללת שירה לירית ופזמונים, שירי ילדים ומחזות, וכתיבה אקטואלית בשירה ובפרוזה. מלבד כתיבתו המקורית הרבה אלתרמן גם בתרגום יצירות מופת מספרות העולם.
שירה.
ספרו הידוע והמוערך ביותר הוא ספרו הראשון "כוכבים בחוץ", שבו מתבונן המשורר בהתפעלות בבריאה ומתאר את חוויותיו ממפגשים רבי-היבטים עם אובייקטים שונים בעולם. הספר נפתח בשיר "עוד חוזר הניגון" – מהידועים בשיריו, שאף זכה לכמה לחנים. בשיר מופיעות כמה מה"דמויות" המלוות את הספר לכל אורכו: ההֶלֶך עובר־האורח והדרך הארוכה שהוא הולך בה, העיר, העצים, ואיתני הטבע – הרוח, הגשם והברקים. ברבים משירי הספר שב ההלך ומופיע, ויחסו אל "הדרך" והנופים שסביבה מביע את חוויית העולם של המשורר – התפעמות מהעולם ומעוצמת הטבע ואיתניו, ותחושת חידלון לעומתם.
עם צאתו לאור ב-1938 התקבל הספר בהשתאות מהחדשנות הרבה שבו, משפתו העשירה בציורים לשוניים – מטפורות, אוקסימורונים וסינסתזיה – ומהמסתורין וריבוי המשמעויות שניתן לקרוא בשיריו:
השיר "פגישה לאין קץ", למשל, זכה לפרשנויות רבות בשל העמימות שבו: האם הנמענת בשיר היא אהובה בלתי מושגת, או שמא השיר הוא פנייה אל העולם או הבריאה בגוף שני יחיד, כאל נקבה, פנייה החוזרת גם בשירים נוספים בספר:
את הזדהותו עם גורלם של היהודים הביע בספרו "שירי מכות מצרים", שיצא בתקופת מלחמת העולם השנייה ותיאר לפרטים את סבלם של אב ובנו הבכור תחת עשר המכות. סמוך לפרוץ המלחמה התפרסם ספרו "שמחת עניים", קובץ שירים מלנכולי וקשה שגיבורו הוא מת הבוחן את עולם החיים שעזב – את רעייתו, את חבריו ועוד. אלתרמן מעולם לא פירש ספר זה, והתייחסותו אל המלחמה נותרה עמומה. רמז לעמדתו נמצא בדבריו על הספר – "ראיתי שהעולם הולך לאבדון, ושאלתי את עצמי: מה יישאר ממנו לאחר מכן?"
לאחר קום המדינה התמקד בשירים בעלי נושאים חברתיים ואישיים. שיריו אלה מאופיינים בהתנגשות ובהתנצחות בלתי פוסקת בין עולם "קדוש" לבין עולם "טמא" (הדבר ניכר במיוחד בתארו נשים טהורות או, לחלופין, שפלות). בספרו "עיר היונה" שיצא לאור ב-1957 מתערב הפן האישי עם החברתי והלאומי.
בשנותיו האחרונות נאחז חרדה לגורל בתו, המשוררת תרצה אתר, בעלת הסגנון הייחודי והדיכאוני. לאחר שניצלה מניסיון אובדני, אחד מני אחדים, כתב עבורה את "שיר משמר" ("שִׁמְרִי נַפְשֵׁךְ"), שלימים הולחן בידי סשה ארגוב; בתגובה היא כתבה לו את "שיר הנשמרת".
מחזות.
אלתרמן כתב מספר מחזות תיאטרון. שלושה מהם זכו להצלחה גדולה על במות תיאטרון הקאמרי והבימה: "כנרת כנרת" העוסקת בימי ההקמה של קבוצת דגניה, "פונדק הרוחות" על אמן המגלה כי שועבד להצלחה על חשבון זוגתו וחייו הפרטיים ו"שלמה המלך ושלמי הסנדלר", קומדיה על חילופי תפקידים בין שלמה המלך לסנדלר פשוט שאותו תרגם ועיבד למחזמר על פי מחזהו של סמי גרונמן. מחזותיו הנוספים היו "משפט פיתגורס", "אסתר המלכה" ו"ימי אור האחרונים" (מחזה שנמצא בעזבונו ולא הוצג).
תרגומים.
אלתרמן תרגם מחזות ויצירות מאנגלית, צרפתית, גרמנית ויידיש, לילדים ולמבוגרים. הוא תרגם לעברית מחזות של ויליאם שייקספיר, בהם "אותלו", "יוליוס קיסר" ו"נשי וינדזור העליזות", את מחזותיו של מולייר "הקמצן", "דון ז'ואן", "תעלולי סקפן" ו"החולה המדומה", את המחזה "אנטיגונה" מאת ז'אן אנוי ואת המחזה "פדרה" מאת ז'אן רסין, עליו זכה בשנת 1946 בפרס טשרניחובסקי לתרגומי מופת. כמו כן תרגם בלדות ושירי זמר אנגליים וסקוטים, בהם הבלדות הסקוטיות "לורד רנדל", "שלושה בני עורב" ו"אדוארד אדוארד".
כתיבה אקטואלית.
בטור "רגעים" שכתב ב"הארץ" מסוף 1934 ועד תחילת 1943, עסקו רבים מהשירים בעיר תל אביב, אך עם פרוץ מלחמת העולם השנייה עסקו שירים רבים במלחמה זו ובשואה, ונימתם הייתה של עידוד ונחמה. לאחר מותו קובצו שירי המדור בספר "רגעים" (שני כרכים, הוצאת הקיבוץ המאוחד, תשל"ד).
לאחר שעזב את "הארץ" וחזר לכתוב בדבר, הופיעו שיריו האקטואליים במדורו "הטור השביעי" שהתפרסם אחת לשבוע במשך 24 שנים. במהלך השנים קובצו שירי הטור בכמה מהדורות של ספרים הנקראים "הטור השביעי".
רבים משירים אלו הביעו מחאה נגד הבריטים וביטויי תמיכה בפלמ"ח וב"הגנה" שלחמו בהם (כגון "נאום תשובה לרב חובל איטלקי" ו"מסביב למדורה"). אלתרמן נמנה עם המתנגדים לדרכם של האצ"ל והלח"י, ובחלק משיריו הוקיע את מעשיהן. אחד משירי "הטור השביעי" הידועים ביותר הוא "מגש הכסף", שהודפס ב"דבר" ב-19 בדצמבר 1947, עם פרוץ קרבות מלחמת העצמאות, המתאר את הקרבתם של הלוחמים להקמת המדינה ואת מחיר הדמים שנדרשה המדינה לשלם.
גם לאחר הקמת המדינה המשיך בפרסום הטור ועסק גם בשאלות מוסר, כבשיר "אלמנת הבוגד", שפורסם בעקבות הוצאתו להורג של מאיר טוביאנסקי, והשיר "על זאת" שבו ביקורת על פשע מלחמה שביצעו לוחמים ישראלים במהלך מלחמת העצמאות, ובן-גוריון הורה להפיצו לקציני צה"ל. אחד הפרסומים, "יום הזיכרון והמורדים", עורר פולמוס רב כשתבע בו כי לא יבדילו בין גבורת מורדי הגטאות לבין תגובתם של שאר היהודים בשואה, כולל זו של היודנראט.
טור אקטואלי שלו, "שתי שיבולים וחנית", שנועד להתפרסם ב-13 במאי 1949 והביע מחאה על פירוק הפלמ"ח נפסל לפרסום על ידי הצנזורה הצבאית. במחאה על הפסילה הקריא ח"כ יצחק בן-אהרן את הטור במליאת הכנסת.
בשירו האחרון, "אז אמר השטן", שנמצא בעזבונו על ידי בתו, מזהיר אלתרמן את עמו מפני קטרוגו של השטן את צדקת דרכה המוסרית של מדינת ישראל, על ידי זה שיטע בה רגשות אשם וישכיח את ההיסטוריה: . בשיר אחר, "ארץ ערבית", יוצא אלתרמן נגד טענת ערביי ארץ ישראל, שהם העם הילידי בארץ ישראל: .
פזמונים.
אלתרמן היה יוצר פורה גם בתחום הזמר העברי. את פזמוניו, שהיו פופולריים מאוד, כתב לתיאטראות "המטאטא" ו"לי-לה-לו" בשנות השלושים הארבעים והחמישים (שנודעו במיוחד בביצוע שושנה דמארי), ולאחר מכן למופעי הזמר משיריו בשנות השישים "צץ וצצה" ו"שוק המציאות" (מופע אותו ביצעו אילי גורליצקי ויונה עטרי). את פזמוניו ניתן לחלק למספר תחומים: שירי אהבת המולדת ("שיר בוקר", "שיר העמק"), שירי המאבק הלאומי לעצמאות ("על אם הדרך", "זמר הפלוגות", "מסביב למדורה", "אליפלט"), שירים 'תימניים' ("בכרמי תימן", "שולמית", "גדליה רבע איש", "אני מצפת", "מרים בת ניסים"), שירים רומנטיים ("כלניות", "זמר שלוש התשובות", "רינה", "אוריאנה"), שירי הומור ("פורים פורימאטו", "חנה'לה התבלבלה", "לימון וצלחת"), שירי תל אביב ("בכל זאת יש בה משהו", "צריך לצלצל פעמיים", "אלימלך", "תיבת הזמרה נפרדת"). את פזמוניו הלחינו משה וילנסקי, סשה ארגוב, נעמי שמר, יאיר רוזנבלום ומלחינים נוספים.
חלק משיריו הליריים של אלתרמן הולחנו ובוצעו בידי זמרים אף שלא נועדו להלחנה, בהם "פגישה לאין קץ" ו"ליל חניה".
מספר אלבומים הוקדשו לשיריו של אלתרמן, בהם אלבומי אוסף בביצועם של אמנים שונים וכן אלבומי אולפן של זמרים, בהם האלבום "תוצרת הארץ" של אריק איינשטיין מ-1985, והאלבום "פגישה לאין קץ - יוסי בנאי מגיש נתן אלתרמן" מ-1999, בו יוסי בנאי מגיש משיריו של נתן אלתרמן על רקע מוזיקה.
שירים ותרגומים לילדים.
אלתרמן כתב גם שירים לילדים. החל משנת 1932, החל לפרסם שירים וסיפורים במוסף "לילדים" שצורף לעיתון "דבר" ובעיתון "כלנוע". אחד המפורסמים בהם הוא "זה היה בחנוכה" שהומחז לרוב בגני ילדים ובתי ספר.
הוא תרגם קלאסיקות מספרות הילדים העולמית, בהם: "המלחמה לאש" מאת ז"ה רוני, "רדי הזקן", של פרדריק מריאט, את שירי הילדים הכלולים בספר פו הדב, את "לימפופו" של קורניי צ'וקובסקי, את הזמיר מאת אנדרסן ואת שירי הילדים ביידיש של קדיה מולודובסקי שיצאו בספר "פתחו את השער".
בשנת 1958 הוציא ספר שירי ילדים בשם "ספר התיבה המזמרת". השירים בספר עסקו בנושאים ציוניים (כמו בשיר "אנשי העלייה השנייה" העוסק באידיאל ההתיישבות והעבודה) ובסיפורים תנ"כיים והיסטוריים (כמו בשיר "ספני שלמה המלך" העוסק בספנים העבריים בעציון גבר בתקופת המלך שלמה והשיר "מסעות בנימין מטודלה" העוסק בנווד היהודי המפורסם). לדברי חוקרת הספרות זיוה שמיר, אלתרמן הרבה לכלול בשירים בספר זה דיונים ספרותיים מתוחכמים שספק אם ילדים יכלו לקלוט את משמעותם המלאה, וכן אקרובטיות לשונית שבאה "לרמוז לקוראים הצעירים (והמבוגרים) על החשיבות של כל מילה וכל אות וכל תג ניקוד, שכל שינוי בהם יכול לברוא עולם ולהחריבו".
פרסים.
במהלך חייו זכה בפרסים רבים, בהם: פרס טשרניחובסקי לתרגומי מופת ב-1946, על תרגומיו למחזות "פדרה" מאת ז'אן רסין ו"נשות וינדזור העליזות" מאת שייקספיר וב-1967, על תרגומיו למחזות מולייר; פרס רופין
ב-1947, זכה בפרס על ספרו "שמחת עניים"; ופרס ביאליק לספרות יפה (1957).
ב-1968 זכה בפרס ישראל לספרות על מכלול יצירתו.
לקריאה נוספת.
נתן אלתרמן הוא אחד המשוררים המוערכים מבין משוררי השירה העברית החדשה. באינדקס רמב"י של הספרייה הלאומית, רשומים יותר מ-300 מאמרים על יצירתו. עם החוקרים, המבקרים, המסאים ואנשי הספרות שכתבו על יצירתו נמנים: