Hoàng Vân là một nhạc sĩ đa tài, ông viết và sáng tạo ra nhiều thể loại âm nhạc và để lại dấu ấn trên tất cả những thể loại âm nhạc ông sáng tác.

Ông nổi tiếng với hàng triệu người hâm mộ nhờ  ca khúc, nhưng tài năng sáng tác của nhạc sĩ không dừng lại ở ca khúc. Ngoài cầm, kỳ, thi, họa, ông sáng tác nhiều cho khí nhạc mặc dù ít được biết tới. Lúc chiến tranh bắt đầu, bởi ca khúc là thể loại dễ dàng phổ biến và biểu diễn nhất trong hoàn cảnh khó khăn của chiến tranh, Hoàng Vân ít viết khí nhạc hơn mà tập trung vào thanh nhạc. Một số tác phẩm của ông khó phân loại hoặc được tạo ra một thể loại mới. Chẳng hạn ông đột phá biểu hiện kỹ năng dàn nhạc và phối khí trong rất nhiều phần nhạc dạo và nhạc đệm của các ca khúc của ông. Các nhà dương cầm đương đại chắc chắn còn nhớ nhiều đến cảm giác tuyệt thú lúc chơi những phần đệm piano của «Chào anh Giải phóng quân, chào mùa xuân đại thắng», «Bài ca người giáo viên nhân dân», cũng như hàng chục bài hát khác. Những phần phối khí dàn nhạc đệm cho các ca khúc của ông, yếu tố «bác học» trong môi trường «dân dã» nhiều khi đến «nôm na» có thể được trở thành chủ đề nghiên cứu và phân tích độc lập. 

Ông viết cho nhạc hiệu chương trình TV, bài hát cho các cơ sở, cho trường đại học, ngành nghề, địa phương....

 Ông tiếp nối các nhạc sĩ đi trước và đưa lên đỉnh cao thể loại trường ca, hợp xướng, đại hợp xướng.

Trong gia tài sáng tác giao hưởng của ông, những bản đã được chơi chủ yếu là cho dàn nhạc giao hưởng với dàn hợp xướng. Những bản Giao hưởng - hợp xướng vĩ đại như Hồi tưởng được viết cho dàn nhạc bốn quản và hai dàn hợp xướng. Các bản nhạc không lời viết cho nhiều nhạc cụ khác nhau (concerto, concertino) với giai điệu độc đáo và kỹ thuật độc tấu chuyên nghiệp. Trong bốn bản giao hưởng cho dàn nhạc ông để lại hiện mới chỉ có một bản được thu và chơi là bản số 1, Thành đồng Tổ quốc.

Ông còn để lại phần sáng tác nhạc cho nhiều phim, vũ kịch, kịch nói...