Có nhà phê bình đã viết "Hoàng Vân là ông hoàng của ca từ", nhưng phổ thơ cũng là một sở trường của ông. Những bài nổi tiếng được ưa chuộng nhất ta có thể kể "Hát ru" (thơ Tố Hữu), "Những cánh buồm" (thơ Hoàng Trung Thông), "Nhớ", "Bình minh thế kỷ", "Tình yêu quê hương" (thơ Nguyễn Đình Thi), "Bài ca người thủy thủ" (thơ Mai Liêm, tức Hà Nhật), "Cảnh khuya" (Hổ Chí Minh)... Rất nhiều người đưa thơ để được ông phổ nhạc, và hiện trong các tác phẩm chưa công bố có rất nhiều bài phổ chưa bao giờ được thu.