他的传奇小说《长恨传》﹐作于唐宪宗元和初﹐取材于史事而加以铺张渲染﹐寓有劝戒讽谕之意。806年（元和元年）十二月，白居易任盩厔县尉﹐时陈鸿和琅琊人王质夫家居于此地﹐三人时时同游﹐共游仙游寺时，三人话及唐玄宗﹑杨贵妃旧事﹐感慨唏嘘，王质夫便劝白居易写诗纪念：“夫希代之事，非遇出世之才润色之，则与时消没，不闻于世。乐天深于诗，多于情者也。试为歌之，如何？”白居易遂作《长恨歌》﹐写成后让陈鸿作《长恨歌传》，共传于世。此传先述开元时杨妃入宫﹑迄天宝末缢死于马嵬坡的始末﹔后写玄宗自蜀还京﹐思念不已﹐方士为之求索贵妃魂魄﹐见之于海上仙山﹐贵妃乃为言天宝十载七夕与玄宗盟誓之事。后段叙述为前此唐人诗文中所未见﹐当是不得之于民间传闻﹔描写也相当细致。篇中对玄宗晚年的纵情声色﹑政治腐败有所暴露﹐即如杨贵妃是玄宗从其子寿王府邸取来一节亦直书不讳。篇末议论﹐则归之于“惩尤物﹐窒乱阶﹐垂于将来”。此传与《长恨歌》相辅而行﹐流传颇广。北宋时乐史撰长篇传奇《杨太真外传》﹐曾取材于此传。后世演为戏曲者尤多。其中以元代白朴《唐明皇秋夜梧桐雨》杂剧及清代洪升《长生殿》传奇最为著名。