W swej twórczości Schönberg nie od razu zerwał z tradycją muzyki neoromantycznej R. Wagnera, F. Liszta, Mahlera i Straussa. W młodzieńczych utworach, monumentalnych pod względem czasu trwania i obsady (sekstet smyczkowy
Verklärte Nacht 1899, opracowany później na orkiestrę, kantata
Gurrelieder 1901, poemat symfoniczny
Peleas i Melizanda 1903), nie wyzwolił się jeszcze spod wpływu tych kompozytorów, choć kolejne jego dzieła, z 1. dekady XX w., o zredukowanej obsadzie wykonawczej, bardziej zwięzłe i rezygnujące częściowo z tonalności jako zasady kompozycyjnej (
I Symfonia kameralna 1906,
Trzy utwory na fortepian 1909,
Pięć utworów na orkiestrę 1909), zapowiadały już późniejszy zwrot ku śmiałym eksperymentom; np. w
Pięciu utworach na orkiestrę (
5 Orchesterstücke) Schönberg zastosował wynalezioną przez siebie technikę melodii barw dźwiękowych (tzw.
Klangfarbenmelodie), polegającą na przedstawianiu jakiegoś współbrzmienia w różnych postaciach kolorystycznych poprzez różne opracowania instrumentacyjne (technika ta stała się punktem wyjścia dla
punktualizmu Weberna). W dziełach scenicznych skomponowanych przed wybuchem I wojny światowej: tzw. mimodramie
Oczekiwanie (
Erwartung, Praga 1924), dramacie muzycznym
Szczęśliwa ręka (
Glückliche Hand, Wiedeń 1924) oraz melodramacie
Pierrot lunaire (1912), na głos recytujący i 8 instrumentów, według poematów A. Girauda, a także w zbiorze pieśni
Das Buch der hängenden Gärten (1908), według poematów S. George’a, kompozytor uległ charakterystycznej dla tego okresu stylistyce ekspresjonistycznej. W melodramacie
Pierrot lunaire wprowadził tzw. śpiew mówiony (
Sprechgesang), rodzaj melodeklamacji o nieokreślonej dokładnie wysokości śpiewanych dźwięków. W latach międzywojennych, w takich jego kompozycjach, jak
Pięć utworów na fortepian (1920–23),
Serenada na głos i zespół kameralny (1923), dojrzewała nowa metoda komponowania — za pomocą techniki dodekafonicznej. W 1923 Arnold Schönberg skomponował pierwsze dzieło całkowicie dodekafoniczne,
Suitę na fortepian (opublikowana 1925), po której nastąpiła seria utworów komponowanych tą techniką, m.in.
Kwintet na instrumenty dęte (1924), orkiestrowe
Wariacje (1928) i wreszcie monumentalna, niedokończona opera
Mojżesz i Aron (1930–32, wystawienie 1957 w Zurychu). Mimo radykalizmu nowej techniki, kompozytor nadawał swym dodekafonicznym utworom jeszcze klasyczne formy muzyczne — suity, kwartetu czy kwintetu. W amerykańskim okresie twórczości złagodził nieco surowe rygory dodekafonii, komponował też utwory tonalne (kantata
Kol Nidre na głos mówiony, chór i orkiestrę 1938), zbliżone znów do stylistyki ekspresjonistycznej, podejmujące tematykę religijną, społeczną i polityczną (widoczną już w operze
Mojżesz i Aron, komponowanej do własnego libretta). Z okresu II wojny światowej pochodzą 2 dzieła, nawiązujące pośrednio i bezpośrednio do tego tragicznego czasu:
Oda do Napoelona na głos mówiony, kwartet smyczkowy i fortepian (1942) oraz kantata
Ocalały z Warszawy (1947), oparta na relacji ocalałego świadka zagłady getta żydowskiego w Warszawie.