Среди них книги «Кино как искусство» (1938) (эта книга переведена на русский язык в 1960 году). «К психологии искусства» (1966), «Визуальное мышление» (1970), «Энтропия и искусство. Очерки о порядке и хаосе в искусстве» (1971). Кроме того, Арнхейму принадлежат десятки статей по вопросам искусства и психологии художественного творчества в различных научных журналах и сборниках. Он избирался президентом Американского эстетического общества (с 1958 по 1960 год) и до сих пор является постоянным членом редколлегии американского журнала «Эстетика и художественная критика».

Среди исследований Арнхейма книга «Искусство и визуальное восприятие» (1954) занимает особое место. Она относится к числу наиболее значительных его сочинений, регулярно переиздается и переводится на многие языки.

Книга Арнхейма привлекает к себе внимание исследователей, прежде всего тем, что содержит богатый экспериментальный материал. Она является итогом многолетнего педагогического опыта автора, преподававшего историю и психологию искусства в американских университетах, обобщения его собственных наблюдений и исследований процесса зрительного восприятия. Арнхейм широко использует эмпирические данные: психологические эксперименты, достижения физиологии, психологии и педагогики. Он приводит большое количество рисунков, схем, диаграмм, анализы произведений классического и современного искусства. Все это придает книге Арнхейма известную фундаментальность и фактологичность. В этом одна из причин того, что работа Арнхейма до сих пор остается одной из основных исследований в области психологии искусства.

Труд Арнхейма обращает на себя внимание критическим отношением к эстетике и практике модернистского искусства. В нем даются довольно реалистические и трезвые характеристики таких, модных на Западе течений, как абстракционизм, формализм и сюрреализм. В основе всякого полноценного и жизненно важного искусства, по мнению Арнхейма, лежит органическая связь с действительностью. Но современное искусство (а под этим термином Арнхейм подразумевает буржуазное искусство Запада) характеризуется «отдаленностью от изображаемой действительности», разрывом между объектом и его значением, идеей и реальностью.