Ông là tác giả tập thơ "Lạc đạo" bằng chữ Hán, hiện chỉ còn lại 11 bài. Mùa hè năm 1285, quân ta đánh thắng giòn giã trên phòng tuyến sông Hồng, Thoát Hoan đại bại, thành Thăng Long được giải phóng. Trên đường cùng đại quân rước xa giá vua trở lại Kinh thành, Trần Quang Khải viết bài thơ ngũ ngôn tứ tuyệt "Tụng giá hoàn kinh sư" này. Đây là bài thơ dịch:
"Chương Dương cướp giáo giặc,
Hàm Tử bắt quân thù.
Thái bình nên gắng sức,
Non nước ấy ngàn thu"
Hai câu thơ đầu cấu trúc bình đối, nhắc lại hai chiến công liên tiếp vang dội của quân ta: trận Hàm Tử quan và trận Chương Dương độ. Hàng vạn giặc bị bắt sống và bị giết. Ô Mã Nhi thoát chết, chạy trốn ra biển. Toa Đô bị chém cụt đầu. Quân ta chiếm được nhiều chiến thuyền, khí giới và lương thảo của giặc. Hai chữ "đoạt sáo" và "cầm Hồ ” đứng đầu câu thơ gợi tả hai cú đánh sấm sét vô cùng mạnh mẽ và liên tiếp giáng xuống đầu quân xâm lược.
Lần đầu tiên trong thơ ca dân tộc, Trần Quang Khải đã đưa địa danh lịch sử vào thơ để ca ngợi "Hào khí Đông - A ", ca ngợi chí khí anh hùng của Đại Việt. Thượng tướng Trần Quang Khải, tướng quân Trần Nhật Duật đã chỉ huy hai trận đánh lớn này. Câu thơ hàm súc, cảm xúc dồn nén, khí văn hùng tráng mạnh mẽ biểu thị tinh thần "Sát Thát" của tướng sĩ và niềm tự hào vô cùng to lớn của nhân dân ta thời Trần:
"Đoạt sáo Chương Dương độ,
Cầm Hồ Hàm Tử quan "
(Chương Dương cướp giáo giặc,
Hàm Tử bắt quân thù)
Trên đà chiến thắng, quân ta quét sạch giặc Nguyên - Mông ra khỏi Kinh thành Thăng Long. Ngày 6 tháng 6 năm Ất Dậu, tức là ngày 9 tháng 7 năm 1285, Thượng tướng Trần Quang Khải cùng đoàn quân thắng trận rước xa giá vua Trần trở lại Kinh thành trong cảnh hoang tàn đổ nát.
Từ âm điệu anh hùng ca, giọng thơ trở nên tâm tình ở hai câu cuối. Trước đống tro tàn của quê hương đất nước, một nhiệm vụ mới rất nặng nề được đặt ra cho mọi người:
"Thái bình tu trí lực,
Vạn cổ thử giang sơn "
(Thái Bình nên gắng sức
Non nước ấy ngàn thu)
Từ vua đến vương hầu, từ tướng sĩ đến toàn dân, ai cũng phải "tu trí lực", đồng lòng gắng sức đem tài năng, công sức, của cải để tái thiết đất nước, hàn gắn vết thương chiến tranh, làm cho giang san ta, đất nước ta được độc lập, thái bình bền vững đến muôn đời, mãi mãi. Nghĩa vụ công dân được đặt ra một cách nghiêm trang, nhẹ nhàng và thấm thía. Câu thơ không có chủ ngữ (chủ ngữ ẩn), nhưng ai cũng cảm thấy mình đang được nhà thơ nhắc đến. Ngòi bút của tác giả rất thâm hậu. Tư tưởng “tu trí lực ” mà Trần Quang Khải nêu lên từ thế kỉ XIII thế mà hơn 700 năm sau, mỗi công dân Việt Nam vẫn thấy mới mẻ, lay động.
"Tụng giá hoàn kinh sư" mang ý nghĩa và giá trị lịch sử như một kí sự chiến trường của thời đại anh hùng ba lần đánh thắng giặc Nguyên - Mông, đồng thòi nêu lên sự nghiệp tái thiết, phục hưng đất nước. Câu thơ "Vạn cổ thử giang san " biểu thị cao độ niềm tin tưởng mãnh liệt vào tiền đồ tươi sáng của đất nước và dân tộc. Hàm súc, anh hùng ca, trữ tình là vẻ đẹp "Tụng giá hoàn kinh sư", những vần thơ “sâu xa lý thú ” làm rung động hồn người.