Arcydzieło powieści psychologicznej Od 1908 pracował jednocześnie nad studium krytycznym Contre Sainte-Beuve (1954) i powieścią, która przybrała postać cyklu W poszukiwaniu straconego czasu. W 1913 ukazał się pierwszy tom — W stronę Swanna (wydanie polskie 1937). Druk pozostałych części uniemożliwiła wojna; Proust podjął na nowo pracę nad nimi, znacznie dzieło rozbudowując. Poza W stronę Swanna cykl obejmuje: W cieniu zakwitających dziewcząt (1919, wydanie polskie 1937; Nagroda Goncourtów), Strona Guermantes (1920, wydanie polskie 1938), Sodoma i Gomora (1921, wydanie polskie 1939) oraz części wydanej już po śmierci autora i przez niego niepoprawione: Uwięziona (1923, wydanie polskie 1939), Nie ma Albertyny (1925, wydanie polskie 1960), Czas odnaleziony (1927, wydanie polskie 1960, nowy przekład 2001). Swoim dziełem, osadzonym w tradycji wielkiej epiki powieściowej, której mistrzem był H. de Balzac, Proust dokonał całkowitego przewrotu w dotychczasowych konwencjach strukturalnych i narracyjnych, rozsadzając tradycyjną kategorię czasu powieściowego, który jest u niego mierzony rytmem skojarzeń i wspomnień, mających swe źródło w podświadomości, rytmem wyobraźni i myśli autora. Logika kompozycji całości ukazuje się w całej pełni dopiero w ostatniej części cyklu. Pierwsze jego części przypominają powieści o początkach kariery młodego człowieka, jak np. Szkoła uczuć G. Flauberta, są zapisem dzieciństwa Marcela Prousta, spędzonego m.in. w domu stryjecznej babki w Illiers — w powieści otrzymało ono nazwę Combray. Narrator maluje portret najbliższej rodziny, opisuje magiczne niemal spacery w różne strony, m.in. „w stronę Swanna”, to jest drogą przechodzącą obok posiadłości ich sąsiada, Swanna. W części Miłość Swanna właśnie Swann wysuwa się na plan pierwszy, zmienia się perspektywa narracji. Wspomnienia z dzieciństwa narratora ustępują meandrycznej opowieści o namiętnej miłości estety i znawcy sztuki do ponętnej awanturnicy Odetty de Crécy. Narrator kolejno rozczarowuje się w swoich uczuciach (W cieniu zakwitających dziewcząt) i w swym poszanowaniu do arystokracji (Strona Guermantes). Wszędzie widzi nieszczęścia i upadek, narasta w nim świadomość życiowego bankructwa (Sodoma i Gomora). Sentymentalna intryga, w której można odczytać dzieje homoseksualnej miłości, pogrąża go w zazdrości (Uwięziona) i kończy się katastrofą osobistą (Nie ma Albertyny). Wszystkie te rozczarowania są koniecznymi etapami końcowego objawienia opisanego w ostatniej części (Czas odnaleziony). Bohater cyklu, identyfikujący się jednocześnie z narratorem i autorem, spotyka w salonie księżnej de Guermantes większość swych postaci, znacznie postarzałych, ponieważ uległy działaniu czasu. Jedynie artysta dzięki zdolności odtwarzania tego, co minęło, uniknął ich losu, bo odnalazł „stracony czas”. Jest to kompozycja cyrkularna, gdyż zakończenie jest punktem wyjściowym. Rzeczywistość społeczna i obyczajowa jest w utworze Prousta rzeczywistością wtopioną w jaźń narratora. Obok Ulissesa J. Joyce’a, powieści, w której najpełniej została zastosowana forma „strumienia świadomości”, Proustowskie analizy stanów z pogranicza jawy i snu uznano za najwnikliwsze z dociekań, zbieżne z psychoanalizą Z. Freuda. Marcel Proust zmarł 18 XI 1922 w Paryżu.
Początkowo niezbyt dobrze rozumiany przez czytelników, a zwłaszcza przez krytykę, cykl Prousta zyskiwał coraz liczniejszych zwolenników i został uznany za jedno z największych osiągnięć powieściowych XX w.
Cykl Prousta — suma refleksji filozoficznych i estetycznych, powieść o tworzeniu powieści — będący jednym z pierwszych dzieł eksperymentalnych XX w., wywarł rozstrzygający wpływ na dalszy rozwój prozy światowej. Na język polski tłumaczyli go: T. Boy Żeleński (cz. 1–5), M. Żurowski (cz. 6 oraz nowy przekład cz. 7) i J. Rogoziński (cz. 7); polski wybór tekstów krytycznych Marcela Prousta ukazał się w tomie Pamięć i styl (2000).