Escribió artículos literarios y relatos en la prensa catalana. Cant corporal, su primer libro de poesía (1938), apareció cuando Bartra se encontraba en el frente de batalla. Estuvo en los campos de internamiento de Saint-Cyprien, Argelès-sur-Mer hasta agosto de 1939 y en la residencia para intelectuales españoles en el Château de Roissy en Brie. En 1940 salió de Francia para la República Dominicana; estuvo en Haití, Santo Domingo y La Habana. En 1941 llegó a México, donde residió hasta 1970 y realizó la mayor parte de su obra. Entre 1944 y 1948 dirigió y editó la revista catalana Lletres y la Collecció Lletres, que publicó seis títulos. Vivió dos años en los Estados Unidos, donde tradujo al catalán y al español poesía norteamericana. En 1962 asistió a la Bienal Internacional de Poesía en Bélgica y en 1963, al Congreso Internacional de Artistas y Escritores, por invitación del Institute of Contemporary Arts de Washington. En los casi treinta años que Bartra vivió en México trabajó como traductor, organizó y publicó antologías, escribió varios libros de poesía, colaboró en suplementos culturales de periódicos y fue impulsor de poetas jóvenes como Juan Bañuelos, Eraclio Zepeda, Jaime Labastida y Jaime Augusto Shelley, entre otros.

Agustí Bartra Lleonart, poeta y novelista, traductor y dramaturgo, supo recrear los antiguos mitos de Oriente y Occidente, transfigurándolos a través de su sentimiento lírico. Odiseo es una recreación moderna de los mitos homéricos, envuelta en un espíritu poético que incorpora a lo humano los grandes símbolos de la vida. Sus primeras obras escritas fuera de España tienen como temas fundamentales la guerra, la vida en los campos de internamiento franceses y el exilio. Marsias y Adila, alegoría de la Guerra Civil española, es un extenso poema épico-lírico que mitifica la patria y sus hombres. Su voz lírica resalta el heroísmo y el amor. Réquiem lo conforman versos dedicados a la muerte de su padre, escritos en forma de cancionero popular. Ecce Homo consta de once elegías y una canción; el poeta recrea allí su historia personal, íntima, en un tono dramático. El gallo canta para los dos reúne los poemas escritos durante los últimos meses de vida, en los que retoma temas cada vez más personales: la nostalgia, la angustia, el amor a la vida. Su novela Cristo de 200,000 brazos trata el tema de los campos de concentración, del dolor y el martirio de todos aquellos que sufrieron el trágico encierro. Bartra escribió también sobre temas mexicanos. La luna muere con agua y Quetzalcóatl aborda nuevamente los mitos, que se hacen presentes en el pasado prehispánico y en momentos de revolución. Dentro de su obra dramática sobresalen Cora y la granada, una reelaboración del mito de Perséfone trasladado a la vida moderna. La noia del girasol plantea el tema del conflicto amoroso, enmarcado en una circunstancia social y política determinada. Sus ensayos Sobre poesía y Poesía i mite son aproximaciones al misterio de la poesía y su interrelación con el mito, en una permanente búsqueda de significación para el hombre.