Su libro de 1963, La pieza oscura, es considerado una de las obras fundamentales de la poesía chilena. En 1966, Poesía de paso obtuvo el Premio Casa de las Américas de Cuba. Otras obras suyas destacadas son La musiquilla de las pobres esferas (1969) y A partir de Manhattan (1979). En el período de la dictadura militar publicó una de las obras más significativas de la literatura testimonial chilena: El paseo Ahumada (1983). Después de ser diagnosticado con cáncer terminal, se abocó a su útltimo libro: Diario de Muerte, publicado en forma póstuma por Pedro Lastra y Adriana Valdés. Fue íntimo amigo de Jorge Teillier, pero su amistad se rompió por completo como consecuencia de la boda de Teillier con Beatriz Ortiz de Zárate, antigua compañera de Lihn, derivando este hecho en un enfrentamiento abierto con duros golpes a las poéticas de uno y otro en artículos y ensayos. Algunas antologías destacadas de su obra son Porque escribí: antología poética (Fondo de Cultura Económica Chile, 1995), Poesía, situación irregular (Visor, 2014), Sólo sé que seremos destruidos (Gog & Magog, 2019) o Poesía reunida (Universidad Diego Portales, 2019).