Отбывал срок в лагерях Нового Иерусалима, в московской «шарашке» (описана в романе «В круге первом») и на общих работах в Экибастузе (описан в «Одном дне Ивана Денисовича»). В 1952 году в лагере диагностирована семинома. После освобождения в 1953-м отправлен в ссылку в Казахстан, где в 1954 году проходил лечение от рака в ташкентской онкологической клинике. Этот опыт лёг в основу романа «Раковый корпус» (1967).

Литературный дебют — повесть «Один день Ивана Денисовича», опубликованная в журнале «Новый мир» в 1962 году при личном одобрении Хрущёва. Публикация стала литературным и общественным событием. Последовавшие произведения — «Матрёнин двор», «В круге первом», «Раковый корпус» — закрепили репутацию Солженицына как крупнейшего русского прозаика послевоенного поколения.

Главный труд — «Архипелаг ГУЛАГ» (1973), документально-художественное исследование советской лагерной системы, основанное на свидетельствах 227 заключённых и собственном опыте автора. Публикация на Западе привела к высылке Солженицына из СССР в феврале 1974 года. Жил в Цюрихе, затем в Вермонте (США).

Нобелевская премия присуждена в 1970 году «за нравственную силу, с которой он следовал непреложным традициям русской литературы». Солженицын не поехал на церемонию из опасения, что не будет допущен обратно в СССР, и получил награду позднее.

Вернулся в Россию в 1994 году. В поздние годы опубликовал эпопею «Красное колесо», цикл «двучастных» рассказов, публицистические работы. Государственная премия Российской Федерации (2006).

Похоронен на кладбище Донского монастыря в Москве.