La seva obra poètica —Arcángel de mi noche (1944), Sobre la tierra (1945), Luz desde el sueño (1947), Profecía del recuerdo (1956), llibres aplegats en el volum Poesías completas (1959), Un montón de sombra (1972)— reflecteix una evolució formal, des de la utilització d’estrofes clàssiques, com el sonet i la silva, fins a la incorporació del vers lliure, paral·lela a una progressiva complexitat temàtica. Els seus estudis crítics han estat recollits en els volums La poética de Campoamor (1955), Poesía y técnica (1955), Temas y problemas de literatura española (1959), Claves de la literatura española (1971). Traduí obres de Péguy, Rimbaud, Shelley i T.S.Eliot. El 1981 li fou atorgat, pòstumament, el Premio Nacional de poesia. El seu germà Alexandre Gaos i González-Pola (Oriola 1907 — València 1958) és autor de llibres de poemes, com Tertulia de campanar (1932), Ímpetu del sueño (1934), Vientos de la angustia (1947) i La sencillez atormentada (1951), i de diversos assaigs (La angustia romántica de nuestro tiempo, 1935).