Anfangs schrieb Madetoja in einem allgemeinen spätromantischen Stil, beeinflusst insbesondere von Richard Strauss. Ein typisches Werk dieser frühen, eher eklektischen Periode ist die 1. Sinfonie. Mit der 2. Sinfonie findet Madetoja eine selbständigere Tonsprache. Das Werk, das den Kontrast der Schönheit der Natur mit dem Eindringen des Krieges verarbeitet, entstand unter dem Eindruck des Todes von Madetojas Bruders Yrjö sowie seines finnischen Komponistenkollegen Toivo Kuula im finnischen Bürgerkrieg 1918. 1923 komponierte er die finnische Nationaloper "Die Ostbottnier" (finnisch "Pohjolaisia"). Danach fand Madetoja zu einem leichteren, französisch inspirierten Stil, auch beeinflusst durch einen Aufenthalt in der Nähe von Paris 1926. Dort entstand die 3. Sinfonie, kurz darauf die Ballettsuite "Okon Fuoko". Madetojas zweite Oper "Juha" (1935) erreichte nicht mehr den Erfolg der "Ostbottnier". Nach der Kantate "Lauluseppele" 1938 führten Geldsorgen und eine sich verschlechternde Gesundheit zu einem Rückgang seiner Kompositionstätigkeit, es entstanden bis zu seinem Tod nur noch einige A-cappella-Chöre in den Jahren 1945 und 1946.