La poesía fue para José Gorostiza "una investigación de ciertas esencias que se produce en un esfuerzo por quebrantar el lenguaje de tal manera que, haciéndolo más transparente, se pueda ver al través de él dentro de esas esencias." Su máxima expresión es Muerte sin fin.
Publicó únicamente cuatro libros: el primero, Canciones para cantar en las barcas (1925), se caracteriza por la pureza de su línea y delicadeza de su lirismo. La interrelación de estos elementos le permitió escribir poemas aparentemente simples, pero sumamente complejos en su significación y lirismo.
Después de catorce años, durante los cuales sus poemas permanecieron inéditos o dispersos en revistas y antologías, apareció Muerte sin fin (1939), uno de los más importantes poemas largos escritos en español; en éste, los versos dejan la simplicidad y, sin abandonar el diálogo entre vida común y expresión exacta, se sumergen en una búsqueda poética exhaustiva del ser, en el mundo y en la muerte.
En 1964 apareció Poesía, libro en el que reúne las obras anteriores, además de poemas y fragmentos bajo el título "Del poema frustrado", y el ensayo "Notas sobre poesía", que había pronunciado como discurso de ingreso en la Academia de la Lengua. En 1969 publicó un volumen de Prosa.