Al gener de 1940, els Bartra van decidir marxar a la República Dominicana, on va publicar el llibre El árbol del fuego, un llibre de poemes que recull poemes que parlen sobre l’experiència de la guerra i l’exili. Després d’una temporada a Cuba, es van traslladar a Mèxic, on Bartra va aconseguir un ampli reconeixement entre els escriptors mexicans. El 1942, va publicar L’estel sobre el mur i Oda a Catalunya, que s’incorporaria el 1946 a L’arbre de foc,i el 1943,Xabola, que va guanyar el premi Fastenrah a l’exili. Aquesta obra rebria posteriorment el nom de Crist de 200 000 braços. A Mèxic també va publicar Màrsias i Adila, una epopeia lírica, centrada en la figura del lluitador, que amplia el text de Màrsias i que és considerada una de les obres més ambicioses de l’autor.
El 1948 Bartra va obtenir la primera beca per anar als Estats Units i va ser allà, per exemple, on va publicar Odisseu, una glossa dels temes homèrics que reflecteix conflictes humans intemporals. A més, també va aprofitar les estades als Estats Units per traduir poesia nord-americana al català. A Mèxic va continuar traient llibres al mercat i va publicar la versió castellana de Quetzalcòatl (1960), Deméter (1961), Ecce homo (1964). Cal esmentar que la darrera obra, amb recursos formals poc freqüents en la literatura catalana, és un recull d’onze elegies i una cançó que reuneix els quatre elements bàsics: terra, foc, aire i agua.
Acabada la dictadura franquista, va poder tornar a Barcelona i va continuar amb la seva prolífica producció literària. Entre els llibres que va publicar, podríem destacar Doso (1970), guanyador del premi Ciutat de Terrassa, Els himnes (1974), premi Carles Riba, o la producció teatral La noia del girasol (1982), guardonada amb el premi Santiago Rusiñol el 1981. El 1967, 13 anys abans de la mort de l’escritor, la seva dona va publicar Crònica de la vida d’Agustí Bartra,una confidència intel·lectual i amorosa que disposa una perspectiva privilegiada i apassionada de la vida i obra d’Agustí Bartra. Una de les seves darreres obres va ser Haikús d’Arinsal (1982), una obra que va guanyar el Premi de la Crítica de poesia catalana.