En 1946-47 fou pianista i arranjador de l’orquestra de Fletcher Henderson. Més tard, a Chicago, dirigí el seu propi grup, Arkestra, de format big band, amb el qual enregistrà Jazz in Silhouette (1958), entre altres obres. El 1960 l’orquestra s’instal·là a Nova York i començà una llarga carrera, amb bona acollida als festivals europeus i en concerts en diverses universitats dels Estats Units. Les actuacions incloïen dansa, vestuari especial i efectes de llum. Entre els músics de l’orquestra hi hagué Marshall Allen, Craig Harris, Lex Humphries, Julian Priester i sobretot John Gilmore. La formació enregistrà un centenar d’àlbums, entre els quals destaquen Atlantis (1967-69) i Mayan Temples (1990). Sun Ra, creador radical i complex, tingué una destacada influència sobre els nous estils de jazz dels anys seixanta. La seva importància com a teclista rau en l’ús de nous instruments per a trobar nous timbres. Fou pioner en la utilització del piano elèctric i el sintetitzador Moog, entre altres instruments.