Mario Vargas Llosa alustas kirjutamist noores eas, oma esimese näidendi kirjutas ta 16-aastaselt. Oma esimese jutukogu "Kutsikad" ("Los jefes") avaldas ta 1959. aastal (eesti keeles 1975).

Laiemale kirjandusväljale sisenes ta aga oma debüütromaaniga "La ciudad y los perros" (otsetõlkes "Linn ja koerad"), mis ammutas inspiratsiooni tema kogemusest Peruu sõjaväeakadeemias ja keskendus akadeemia korrumpeerunud ja ahistavale olemusele. Teos vihastas välja Peruu sõjaväe juhtkonna, kes lasi ära põletada tuhandeid raamatuid. Selle ja järgmise teosega "Conversación en la Catedral" ("Vestlus katedraalis") kinnistas Vargas Llosa end aga ühena juhtidest Ladina-Ameerika 1960ndate ja 1970ndate kirjanike uues laines.

2010. aastal pälvis Vargas Llosa Nobeli kirjanduspreemia. Zürii märkis ära tema pühendumuse ja vilumuse jõustruktuuride ning üksikisiku vastupanu, mässulisuse ja lüüasaamise kujutamises.

Vargas Llosa oli ka poliitiliselt aktiivne, olles varajane Fidel Castro toetaja, kuid 1980. aastaks ütles ta temast lahti ning ütles, et ta ei usu enam sotsialismi. Temast sai isiklike ning majanduslike vabaduste raevukas kaitsja, kes ründas regulaarselt ka Ladina-Ameerika vasakpoolseid juhte, süüdistades neid diktaatorluses.

1990. aastal kandideeris kirjanik ka Peruu presidendiks, kuid kaotas tollasele ülikooli rektorile Alberto Fujimorile, kes küll lahendas Peruu tollase sisejulgeoleku- ja majanduskriisi, kuid muutus selle käigus autoritaarseks riigijuhiks.

Eesti keeles on ilmunud Varga Llosa jutukogu "Kutsikad" (1975) ning romaanid "Kapten ja külastajannad" (1994), "Lituma Andides" (1998), "Tädi Julia ja kirjamees" (2010) ja "Paha tüdruk" (2020).