שיר של אש ושל קרח
השראה ותהליך כתיבה > תהליך הכתיבה

מרטין תכנן לכתוב משהו בקנה מידה אפי. בתחילת העבודה שלו על הסדרה הוא שיער שיכתוב 3 ספרים בני 800 עמודים כל אחד. בחוזה המקורי שלו עם המו"ל שלו משנות התשעים מרטין נאלץ לעמוד בדדליין של שנה להגשת ספר, אך מרטין הבין במהלך תהליך הכתיבה, שספריו החדשים ארוכים יותר ולכן דורשים יותר זמן כתיבה. בשנת 2000 לאחר צאת הספר השלישי סדרה, תכנן מרטין להשקיע 18 חודשים עד שנתיים לכל אחד מספרי ההמשך של הסדרה וציפה להגיש את הספר האחרון מבין ששת הספרים שתכנן, חמש או שש שנים לאחר מכן. אולם ככל שסדרת "שיר של אש ושל קרח" התפתחה לסיפור גדול ושאפתני מרובה דמויות ועלילות משנה בקנה המידה הגדול ביותר שאי פעם ניסה מרטין לכתוב, תהליכי הכתיבה הפכו למורכבים יותר, ומרטין עדיין לא הגיש את שני הספרים האחרונים בסדרה נכון ל-2021.
מרטין אומר שהוא צריך להיות במשרד שלו בסנטה פה, ניו מקסיקו כדי לטבול את עצמו בעולם הבדיוני ולכתוב. נכון לשנת 2011, מרטין עדיין כתב את יצירותיו במחשב עם מערכת הפעלה של DOS עם תוכנת WordStar 4.0. הוא מתחיל כל יום בשעה 10 בבוקר בשכתוב ושיוף של עבודת היום הקודם, ועשוי לכתוב כל היום או להתאמץ לכתוב כל דבר שעולה בראשו. חומר שנגזר החוצה וגרסאות ישנות נשמרים, כדי להכניסם מחדש במועד מאוחר יותר. מרטין משתדל לעבוד לפי תכנון הכתיבה שלו, וכותב לפי סדר שקבע מראש את הפרקים בסדר כרונולוגי של כתיבה. אולם, אם הוא נכנס לקצב כתיבה מספק עם אחת הדמויות, הוא יכול להמשיך ולכתוב את הפרק הבא שלה ולא להמשיך עם הפרק הכרונולוגי הבא שתכנן, וכך עד שהוא מגיע לנקודה בה הוא צריך לדעת מה קורה עם שאר הדמויות, בשלב זה הוא יחזור אחורנית לפרק הבא שהוא צריך לכתוב. בתהליך העריכה הסופי מרטין מתלבט על סדר הפרקים ומשנה אותם תדיר כדי שיציגו את הסיפור באופן שיהיה מותח ומהנה. מרטין אינו מתייחס ל"שיר של אש ושל קרח כ"סדרה" אלא כסיפור אחד גדול שפורסם בכמה ספרים.
מרטין הציב את הסיפור של "שיר של אש ושל קרח" ביקום בדיוני בהשראת כתיבתו של טולקין. בניגוד לטולקין, שיצר שפות שלמות, מיתולוגיות והיסטוריות עבור היקום הבדיוני שלו, הארץ התיכונה, הרבה לפני שכתב את היצירה החשובה שלו שר הטבעות, מרטין מתחיל בדרך כלל עם סקיצה גסה של העולם הבדיוני שהוא משפר ומוסיף לעיצוב שלו תוך כדי התפתחות הכתיבה של הסיפור. הוא תיאר את כתיבתו כנובעת ממצב תת-הכרתי שמזכיר כמעט חלום בהקיץ, וסיפוריו, שליבתם נובעת ממקור מיתי ולא מדעי, נובעים מרגש ולא מרציונליות. מרטין מתאר את הגישה שלו למלאכת הכתיבה דומה לזו של "גנן", בניגוד ל"גישת הארכיטקט". הארכיטקט, יודע מראש את כל פרטי הסיפור אותם הוא תכנן בקפידה, ומלאכת הכתיבה היא פיתוח של מהלכים אלו. לעומת זאת "הגנן" יודע אמנם מה הוא רוצה לשתול, אבל לפעמים נאלץ להתמודד עם הפתעות ושינויים בתוואי ותפקידו הוא יותר לעצב ולהתכנס לסיפור אחד. מרטין נעזר במפות ורשימת דמויות שמנתה לפחות 60 עמודים נכון לעבודתו על הספר הרביעי, אך הוא מחזיק את רוב המידע בראשו. עד לפרסום, היקום הבדיוני שלו נתון לשינויים, ורק מה שפורסם בספרים נחשב כקאנון. מרטין ציין בראיון שהוא אינו מתכוון לפרסם את הפתקים וההערות שצבר לאורך הכתיבה, אחרי סיום הסדרה.
מרטין שאב השראה רבה מההיסטוריה האמיתית לסדרה, יש בבעלותו מספר כונניות מלאות בספרי היסטוריה של ימי הביניים לסייע לו במחקר על התקופה והוא אף ערך ביקורים באתרים היסטוריים באירופה. עבור אמריקאי שמדבר אנגלית בלבד, ההיסטוריה של אנגליה הייתה המקור הנגיש ביותר להיסטוריה של ימי הביניים עבורו, וכך הסדרה קיבלה גוון היסטורי בריטי ולא גרמני או ספרדי. לדוגמה, נד ורוב סטארק דומים לריצ'רד פלנטג'נט, דוכס יורק, ובנו אדוארד הרביעי, והמלכה סרסיי דומה למרגרט מאנז'ו ולאליזבת וודוויל. מרטין שקע במחקר בנושאים רבים ומגוונים של ימי הביניים כמו בגדים, אוכל, סעודות וטורנירים כדי לדעת כיצד לתאר אותם נאמנה במהלך הכתיבה. הסדרה הושפעה במיוחד ממלחמת מאה השנים, ממסעי הצלב, ממסע הצלב האלביגנזי וממלחמות השושנים, אם כי מרטין נמנע מלעשות עיבוד ישיר לאחד מהאירועים. מרטין קיבל השראה גם מהרומנים ההיסטוריים הצרפתיים המלכים הארורים מאת מוריס דרואון, העוסקים במלכי צרפת במאות ה-13 וה-14.
מרטין שאב השראה גם מההיסטוריה של רומא העתיקה, והשווה את סטאניס באראתיאון לקיסר הרומי טיבריוס כפי שזה גולם על ידי ג'ורג' בייקר בסדרה אני, קלאודיוס. מרטין נקב בשמם של המאורעות ההיסטוריים טבח גלנקו (אנ')(1689) וארוחת הערב השחורה (אנ')(1440) כהשראה ל"חתונה האדומה", אירוע דרמטי בספר השלישי בסדרה "סופת החרבות".
הסיפור נכתב על פי נקודות עיקריות ויעד סופי ברור, אך משאיר למרטין מקום לאלתור. לעיתים, פרטים מאולתרים השפיעו משמעותית על הסיפור המתוכנן. כשהגיע לכתוב את הספר הרביעי, מרטין נאלץ לעקוב אחר יותר ויותר פתקים ורשימות מאי פעם, כדי לשמור על קווי העלילה של עלילות המשנה הרבות בספר, שהפכו למפורטות ונרחבות כל כך עד הגיעו לספר החמישי, עד שהן כבר הפכו למסורבלות למעקב. העורכים של מרטין, המגיהים וקוראי הבטא שלו עוקבים אחר טעויות של חוסר עקביות בספרים לפני פרסומם, אם כי שגיאות מסוימות חמקו והגיעו לפרסום. לדוגמה, מרטין התייחס באופן לא עקבי לצבעי העיניים של דמויות מסוימות (הוא מספר בראיונות על הדוגמה של רנלי בארתיאון שתואר בספר הראשון תחילה כבעל עיניים כחולות, ומאוחר יותר כבעל עיניים ירוקות שמתאימות לצבע המדים שלו. לאחר שמעריצים הצביעו על אי עקביות זו, מרטין תיאר את רנלי בספר השני כבעל עיניים ירוקות-כחולות שמשתנות לפעמים), ותיאר סוס באופן לא עקבי כזכר ונקבה.