kitapları fantezi severler tarafından beğenilse de, okuyucu kitlesi çok sınırlı kaldı. Martin bu dönem Hollywood için de çalıştı. Alacakaranlık Kuşağı, Beauty and the Beast gibi TV dizilerinde çalıştı, film senaryoları yazdı. TV dizilerinin sınırlı bütçelerinden, savaş ve benzeri sahnelerin kesilmesinden dolayı yılgınlık yaşadı. Bu durum Martin'i hayal gücünü kısıtlamadan tekrar kitap yazmaya itti. Martin aynı zamanda büyük bir J. R. R. Tolkien hayranıydı ve yazdığı epik fantezi kitaplarda Tolkien'den büyük ölçüde etkilendi.

Martin 1991 yazında Hollywood projeleri ile uğraşırken, bir yandan da Avalon isimli yeni bir bilim kurgu romanı yazmaya başladı. Üç bölüm sonra, ilerde "Taht Oyunları"'nın girişi olacak, bir çocuğun bir adamın kafasının kesilmesine şahit oluşu ve karda bulunan kurt yavruları sahneleri zihninde canlandı. Avalon'u bir kenara bırakarak bu zihninde canlanan yeni bölümü birkaç gün içinde yazıp bitirdi ve bunun büyük bir hikâyeye dönüşeceğine inancı arttı. Birkaç bölüm sonra Martin bu yeni kitabını fantezi türü olarak belirledi ve haritalarla soyağaçları çıkarmaya başladı. Fakat Martin'in bu kitabı yazma işi TV dizileri üzerinde çalışmasından dolayı birkaç yıl aksadı.

1994 yılında "Taht Oyunları"'nı yazmaya kaldığı yerden devam etmeye başlayan Martin, kitabın ilk 200 sayfasını yayınevine verdi. Martin 1400 sayfa sonunda hala hikâyenin sonuna varmadığını fark edince kitabın dört veya beş farklı kitap halinde bir seri şeklinde yayınlanması gerektiğini hissetti. Muğlak başlıkları seven Martin seriye "Buz ve Ateşin Şarkısı" adını verdi. Martin duvarın ötesinde yaşayan "ötekiler"'in mücadelesini buz, ateş saçan ejderhaları da "ateş" olarak gördü.

"Taht Oyunları"'nın 1996'da yayınlanan revize edilmiş ve bitmiş hali 1088 sayfa idi. Wheel of Time'ın yazarı Robert Jordan kitap için bir kapak yazısı yazdı. "Ejderha Kanı" adıyla yayınlanan kısa bir hikâye de 1997 yılında Hugo ödülünü kazandı.

"Taht Oyunları"'ndan çıkartılan 300 sayfa, ikinci kitap olan "Kralların Çarpışması"'nın giriş kısmı oldu. Bu ikinci kitap ABD'de 1999 yılında 1184 sayfa halinde yayınlandı. "Kralların Çarpışması" serinin en çok satanlar listesine giren ilk kitabı oldu. New York Times'ın 1999'da en çok satanlar listesine 13. sıradan girdi. Yüzüklerin Efendisi'nin başarısından sonra, Martin de kendi kitabıyla ilgili olarak film yapımcılarından teklifler aldı.

Martin üçüncü kitabı "Kılıçların Fırtınası"'nı bitirmekte birkaç ay gecikti. Yazdığı son bölüm çok şiddet içeren "Kırmızı Düğün" ile ilgiliydi. "Kılıçların Fırtınası" 1521 sayfa uzunluğundaydı. Bantam Books kitabı 2000 yılında ABD'de iki parça halinde yayınladı. Kitap başka dillerde ikiden fazla parça şeklinde yayınlandı. "Kılıçların Fırtınası", New York Times'ın en çok satanlar listesine 12. sıradan girdi.

"Taht Oyunları", "Kralların Çarpışması" ve "Kılıçların Fırtınası"'ndan sonra Martin üç kitap daha yazdı. Dördüncü roman "Ejderhaların Dansı" olacaktı ve Daenerys Targaryen'ın Westeros'a dönmesi ve oradaki olaylar işlenecekti. Tüm karakterlerin yaşlarını bir anda büyütüp Westeros'taki karışıklığı anlatmak istedi. Beş yıllık zaman dilimini kitabın giriş bölümünde anlatacaktı. Demir Adalar'daki Kral Şurası'nda olan Aeron Buharsaçlı'nın ağzından anlatılacak olan kitap için yayımcılarla anlaştı. Üç yeni karakter bakış açısı eklendi.

2001'de Martin bu planını uygularken zaman atlamanın tüm karakterlere uygun olmadığını anladı. Bu plan sonradan değiştirildi ve bunun yerine hikâye üçüncü kitabın kaldığı zaman diliminden devam etti. 250 sayfalık beş yılı anlatan giriş bölümü iptal edildi. Hikâye baştan yazılmaya başlandı, bu da dördüncü romanın basım tarihini çok fazla geciktirdi. "Kargaların Ziyafeti"'nde serideki karakterlerin bir kısmını anlatmayı tercih etti ve bu sırada geri planda kalan Kralın Şehri ve Westeros'un diğer yerleri (Demir Adalar, Dorne) daha detaylı işlendi. Kitap yayımlandıktan sonra "New York Times" en çok satanlar listesine bir numaradan giriş yaptı. Kitabın sonunda yer alan ufak açıklamada, diğer karakterlerin kaderinin ne olduğunu anlattı. Bu arada 2007 yılında HBO kanalı ile anlaştı ve serinin Game of Thrones adıyla dizi olması kararlaştırıldı. 2011'de ilk bölüm prömiyeri yapıldı.

1600 sayfa civarındaki "Ejderhaların Dansı" 2011 yılının Temmuz ayında yayımlandı. Hikâye, dördüncü roman olan "Kargaların Ziyafeti" ile paralel şekilde ilerledi. Yayımlanan son kitap "Ejderhaların Dansı"'nda Martin, okuyucuyu heyecanlandırmak adına iki büyük savaş öncesi sahnesi yazdı ve bıraktı.

Martin serinin son iki kitabı olan "Kış Rüzgarları" ve "Bahar Rüyası"'nın ayrı ayrı 1500 sayfadan fazla olacağını söyledi. Son kitabın adını "Kurtların Zamanı" olarak duyurdu fakat 2006'da adını "Bahar Rüyası" olarak değiştirdi. 2012 yılının Mart ayında, serinin son iki kitabında Ak Gezenler'in daha çok rol oynayacağını söyledi.

"Kış Rüzgarları" adını verdiği serinin altıncı kitabının, "Ejderhaların Dansı" adlı beşinci kitabın kaldığı yerden devam edeceğini söyledi. Kitabın başında, iki büyük savaş sahnesinin olduğunu söyledi. 2010 yılının ortalarında ilk beş bölümünü bitirdiğini duyurdu. Sansa Stark, Arya Stark, Arianne Martell ve Aeron Greyjoy bölümlerinin 100 sayfa civarında olduğunu söyledi. 2011'de yayımlanan "Ejderhaların Dansı"'ndan sonra yeni kitabı yazmaya Ocak 2012'de başlayacağını bildirdi.

Aralık 2011'de "Kış Rüzgarları"'ndan Theon Greyjoy bölümünü yayımladı. 2011'de kitabın yazım sürecinin üç yıldan fazla olacağını bildirdi. "Kargaların Ziyafeti" anlatım tarzı gibi karakterleri coğrafi bölgelere ayırmayacağını söyledi.

2015'te altıncı kitabın, dizinin altıncı sezonundan önce yayımlanabileceğini duyurdu. Fakat daha sonra 2016 yılının sonuna kadar çıkmayacağını doğruladı. Şubat 2016'da diğer tüm projelerini bıraktığını ve sadece kitaba odaklandığını söyledi.

Serinin yedi kitapla sona ereceğini söyledikten sonra kitap sayfalarının da buna oranla artacağını bildirdi. Ana karakterlerin sonlarının nasıl biteceğini çoktan planladığını belirten Martin, "mutlu son" istemediğini belirtti. "Yüzüklerin Efendisi" gibi bir son istediğini ve "buruk ama tatlı" bir son yazacağını duyurdu. Lost dizisindeki gibi her karakterin ayrı bir sona erişeceğini ve hepsinin tamamen ölü ya da tamamen mutlu şekilde olmayacağını söyledi. 2015'te "Bahar Rüyası"'nı "Kış Rüzgarları" ile birlikte yazmadığını doğruladı. Son kitabın ise dizinin son sezonundan önce yayımlanmayacağını söyledi.

George R. R. Martin en derin etkilerin çocukluk dönemindeki deneyimlerin olduğuna inanır. Genç yaşta H. P. Lovecraft, Robert E. Howard, Robert A. Heinlein, Eric Frank Russell, Andre Norton, Isaac Asimov, Fritz Leiber ve Mervyn Peake gibi yazarları okudu. Martin bu yazarların yaratıcı edebiyatlarını bilim kurgu, fantezi ya da korku gibi türlerle kategorize etmediği için bugün kendisi bütün bu türlerde kolayca yazabilmektedir. Martin, "Buz ve Ateşin Şarkısı"'nı epik fantezi olarak sınıflandırdı ve özellikle Tolkien ile Tad Williams'dan çok etkilendiğini ifade etti. Çağdaş yazarlar arasında Jack Vance, Martin'in favorilerindendir.

Orta Çağ kurgusu temalı serinin arka planında epik fantezi anlatılmaktadır. Tarihsel kurgu içeren seride okuyuculara karakterler üzerinde empati yapılması amaçlanmıştır. Martin her ne kadar tarihsel kurgu gibi hissetse de dünyanın Orta Çağ etkileri ve gerçekçiliği seride hissedilir. Seri yazılırken yazar, realizm ve tarihsel kurguyu harmanlayıp en iyi fantezi kurguları kullanmak istedi. Ayrıca klişe iyi ve kötü savaşını da kullandı ve bunu da kitaplarındaki başarısına yansıttı. Martin, fantezi kurgu türünün yetişkinlere yönelik içeriklerinde mevcut olan ensest, pedofili ve cinsellik temalarını da kitaplarında kullandı. "The Washington Post" yazarı Amber Taylor, kitaplar için "ağır fantezi" tanımını kullandı ve karakterlerin okuyucuları yönlendirdiğini ve etkilediğini savundu.

Martin seriyi kafasında sekiz yüz sayfadan üç kitap halinde yayımlamayı tasarladı. 1990'daki ilk orijinal taslağı bittiğinde serinin diğer iki kitabının çok daha uzun olacağına kanaat getirdi. 2000 yılında diğer iki kitabının da toplam yazma aşamasının on sekiz aydan iki yıla kadar değişeceğini göze aldı ve seriyi altı kitap haline çecirdi ve beş ya da altı yılda yayımlayabileceğini düşündü. Ardından "Buz ve Ateşin Şarkısı" serisinin kendisinin yaptığı en iyi iş olduğunu fark etti. 2016 yılında serinin son iki kitabını yazmaya başladı. Martin, kurgusal dünyaya girip kendisini yazmaya odaklaması için Santa Fe, New Mexico'daki ofisinde olması gerektiğini söyledi. Romanı DOS sistemli bilgisayarlarda WordStar programıyla yazdığını bildirdi. Her gün sabah saat 10'da yazma işlemine başlayıp önceki günleri de düzenleyip işini bitirdiğini söyledi. Düzenlediği bölümlerden çıkarılan eski kısımlarını da kaydettiğini, silmediğini yazdı.

Martin, "Buz ve Ateş" hikâyesinin Tolkien'in bahsettiği ikinci evrende yazdığını söyledi fakat arasındaki farkın da kullanılan diller, mitolojiler ve Orta Dünya tarihlerinin çok uzun zaman öncesi olduğunu belirtti. Hikâyesi için birçok taslak hazırladığını ve çoğunu da Orta Çağ tarihinden esinlendiğini belirtti. İlham sürecini de Avrupa'daki tarihi yapıları ve bölgeleri gezerken edindiğini söyledi. Serideki Ned ve Robb Stark karakterlerini 3. York Dükü Richard ve IV. Edward ile özdeşleştirdi. Kraliçe Cersei'yi ise Margaret of Anjou ve Elizabeth Woodville'den esinlenerek yazdı. Orta Çağ hakkındaki bilgilerini kıyafetleri, yemekleri, ziyafetleri ve turnuvaları araştırarak geliştirdi ve yazma sürecinde ihtiyacı olduğunda tekrar araştırma yaptı. Hikâyenin kurgusal dünyada geçtiğini sürekli hatırlatan yazar, hikâyenin sonunu çoktan planladığını belirtti.

Kitaplar belirli karakterlerin gözünden anlatılan bölümlere bölündü. Her bakış açısı karakteri farklı coğrafi bölgelere yerleştirildi. Taht Oyunları'nda dokuz bakış açısı karakteri varken Ejderhaların Dansı'nda toplam otuz bir karaktere yükseldi. Kısa zamanlı anlatılan karakterler genellikle giriş ve son bölümlerine yerleştirildi. "The New York Times"