Năm 1945, dự Đại hội quốc dân Tân Trào, là đại biểu văn hoá được cử vào ủy ban giải phóng dân tộc Việt Nam.
Sau cách mạng tháng Tám, năm 1946, được bầu làm đại biểu thành phố Hải Phòng trong Quốc hội nước Việt Nam dân chủ cộng hoà, ủy viên Tiểu ban dự thảo hiến pháp, ủy viên ban thường trực Quốc hội.
Được kết nạp vào Đảng Cộng sản Đông Dương.
Trong kháng chiến chống Pháp, là uý viên Ban chấp hành Hội Văn nghệ Việt Nam.
Năm 1952, vào quân đội, là cán bộ chính trị, cấp bậc chính trị viên phó tiểu đoàn tại trung đoàn Thủ đô, Đại đoàn 308 cho đến hết chiến dịch Điện Biên Phủ.
Trong kháng chiến chống Mỹ, làm Tổng thư ký Hội Nhà văn Việt Nam từ 1958 đến 1988.
Năm 1995, được bầu làm chủ tịch ủy ban toàn quốc Liên hiệp các Hội văn học nghệ thuật Việt Nam.

Tác phẩm chọn lọc

-Nguyễn Đình Thi viết nhiều thể loại.
Trước cách mạng, trong những năm 1942-44, viết sách giới thiệu, triết học phương Tây, đã in Kant, Nietzsche, Einstein, Descartes, siêu hình học (NXB Trân Việt Hà Nội). Trên tạp chí Tri tân , năm 1944, Sức sống của dân Việt Nam trong ca dao và cổ tích. Từ sau cách mạng, chuyển sang sáng tác văn học tới nay, những tác phẩm chính gồm 5 tập thơ, 4 tiểu thuyết; 1 tập truyện ngắn, 10 vở kịch cùng nhiều bài bút ký, tiểu luận, qua 50 năm, đăng rải rác trên các báo và tạp chí trong nước và ở nước ngoài.
Trong kháng chiến chống Pháp, cuốn tiểu thuyết Xung kích được in lại bí mật trong Hà Nội bị tạm chiếm. Trong kháng chiến chống Mỹ, cuốn Công việc của người viết tiểu thuyết được trường Đại học văn khoa Sài Gòn in ìàm tài liệu giáo khoa.
Nguyễn Đình Thi còn là tác giả 2 bài hát quen thuộc: Diệt phát xít hồi tiền khởi nghĩa, và Người Hà Nội, hồi đầu kháng chiến chống Pháp.
Những tác phẩm chính đã xuất bản (theo năm xuất bản lần đầu).

Thơ: Người ehiến sĩ ( 1956); Bài thơ Hắc Hải (1959), Dòng sôn