Vroman vond het belangrijker dat zijn gedichten oorlog zouden voorkomen dan dat ze van literair belang zouden zijn. „Ik zou het niet erg vinden als mijn gedichten geen literaire waarde hebben, als zij maar wel kunnen voorkomen dat de bom afgeworpen wordt.” De PC Hooftprijs (1964) won hij er wel mee en Vroman gold als een van de grootste naoorlogse dichters van Nederland, al woonde hij het grootste deel van zijn leven in de Verenigde Staten en werd hij Amerikaans staatsburger.

In 1946 verscheen zijn eerste bundel: Gedichten, de eerste van een reeks van tientallen, die in 1985 gebundeld werden in Gedichten 1946-1984. De meeste lof oogstte hij destijds voor gedichten die hij eerst in het Nederlands had geschreven en daarna vertaald. „Die taalstunteligheid in het begin had dus ook poëtische voordelen. Zo ben ik een Nederlands dichter gebleven. Waarschijnlijk blijf ik dat ook.”

Met de Nederlandse literaire wereld had hij weinig te maken: „Van de vijftigers hebben we niets gemerkt. Tot een literaire groep heb ik nooit behoord.” Wij zijn geen ‘ianen’ of ‘isten’, zeiden Leo en zijn vrouw Tineke, die vaak in één adem werden genoemd omdat ze als onafscheidbaar stel naar buiten traden en Tineke vaak in Vromans gedichten opdook. Onder haar meisjesnaam Georgine Sanders bouwde ze zelf ook een carrière als dichter op.

Vroman is altijd wetenschapper en schrijver gebleven. Als bioloog promoveerde hij in 1958 in Utrecht en als dichter ontving hij in Groningen in 1989 een eredoctoraat voor zijn gehele oeuvre. In het bloedonderzoek raakte zijn naam verbonden aan het Vroman-effect, dat een bepaalde bloedstolling beschrijft. In zijn grillige poëzie is de wetenschap nooit ver weg geweest. Voor iemand die voortdurend wilde laten zien dat alles met elkaar samenhangt, bestaat er weinig verschil tussen dichten en biologie.

Tot op hoge leeftijd bleef Vroman schrijven. In 2010 kreeg hij nog de vijfjaarlijkse prijs voor poëzie van de Belgische Koninklijke Academie voor Nederlandse Taal- en Letterkunde. In dat jaar verscheen ter gelegenheid van zijn 95e verjaardag ‘Overleverig’, met de favoriete Vromangedichten van collega-dichters. Zijn laatste dichtbundel ‘Die Vleugels’ verscheen in 2013 en er ligt nog een bundel op de plank. In totaal schreef hij 50 gedichtenbundels.