La crítica ha dividido generalmente la trayectoria narrativa de Francisco Ayala en dos etapas: la anterior y la posterior a la Guerra Civil.

Antes de la Guerra Civil escribe Tragicomedia de un hombre sin espíritu (1925) e Historia de un amanecer (1926), que se inscriben en una línea narrativa tradicional. Con El boxeador y un ángel (1929) y Cazador en el alba (1930) aborda la prosa vanguardista. En ambas colecciones de cuentos predominan el estilo metafórico, la brillantez expresiva, la falta de interés por la anécdota, la fascinación por el mundo moderno.

Tras un largo silencio, Francisco Ayala reanuda en el exilio su labor literaria –segunda etapa- con El hechizado (1944), relato que formó parte en 1949 de Los usurpadores, libro compuesto por siete narraciones cuyo tema común es el ansia de poder. La historia sirve aquí para reflexionar sobre el pasado, a fin de conocer con mayor profundidad el presente. También en 1949 publica La cabeza del cordero, conjunto de relatos sobre la Guerra Civil, en los que presta mayor atención al análisis de las pasiones y comportamientos de los personajes que a la crónica de unos acontecimientos externos. Muertes de perro (1958) constituye una denuncia de la situación de un pueblo sometido a una dictadura, al tiempo que presenta la degradación humana en un mundo sin valores. El fondo del vaso (1962) es un complemento de la novela anterior, que está presente en este nuevo relato a través de los comentarios que de ella hacen los personajes. La ironía se convierte en el recurso central de esta obra, aunque una mayor comprensión hacia el género humano va sustituyendo al desprecio.

Después de estas novelas Francisco Ayala ha seguido publicando relatos, como los recogidos en El As de Bastos (1963), El rapto (1965) y El jardín de las delicias (1971) , libro que se basa en el contraste entre la objetividad satírica de la primera parte, «Diablo mundo», y el tono evocativo, subjetivo y lírico de la segunda, «Días felices». En 1982 apareció De triunfos y penas, y en 1988 El jardín de las malicias, donde recogió seis cuentos escritos en diferentes épocas de su vida.

Gran importancia tiene también su obra ensayística, que abarca temas políticos y sociales, reflexiones sobre el presente y el pasado de España, el cine y la literatura.

Ha escrito unas interesantes memorias, Recuerdos y olvidos (1982, 1983 y 1988).