En cuanto a la poesía, fue tan original como su prosa. Es considerado un precursor importante del modernismo, sobre todo por sus concepciones estéticas. Sus imágenes poéticas se fundaron en una visión dualista de la humanidad que refleja lo contradictoria de su existencia: realidad e idealismo, espíritu y materia, verdad y falsedad, conciencia e inconsciencia, luz y oscuridad. El sufrimiento y el miedo al paso del tiempo, también fueron elementos frecuentes en su lírica, donde se advierte un acercamiento al romanticismo que muchos críticos han considerado superior al de otros de sus contemporáneos. Ismaelillo (1882), libro dedicado a su hijo, Versos Sencillos (1891), y Versos Libres (publicado póstumamente), fueron sus principales poemarios. Es en este último donde el poeta culminó su búsqueda, tanto formal como en los contenidos, lo que se hace evidente en «Poética», «Mi poesía» o «Cuentan que antaño», composiciones en las que usa un lenguaje vigoroso y hermético, por momentos pasional. No obstante esa madurez conceptual y formal alcanzada en sus últimas producciones de los Versos Libres, al decir de Gabriela Mistral, «dejada aparte la prosa, los Versos Sencillos son la isla genuina de la originalidad poética de Martí, son la médula martiana…"; y la sencillez del Maestro «parece ser aquella en la que se disuelve, por una operación del alma que carece de receta, una experiencia grande del mundo, un buceo de la vida en cuatro dimensiones…"; esa sencillez de Martí «viene ya hecha de las honduras del ser, él no la logra desde afuera, no la confecciona, como hacen los que deciden ser sencillos…"; esta sencillez «hace un bloque con su espontaneidad maravillosa y con su naturalidad clásica.» Pero este sencillo “nada tiene de simple”, de ser así, «pobre, no alimentaría, como lo hace, sin hambrearlo nunca, el apetito de belleza de la raza, que continúa leyéndolo”.
