В историю музыки 20 в. Вайнберг вошел в первую очередь как симфонист, продолжатель творческих принципов Шостаковича, и как оперный композитор. В его музыке органично слились черты различных национальных культур – польской, еврейской, молдавской и русской. Он автор 26 симфоний (из них четыре камерных) и 7 опер. Многие из его произведений проникнуты гуманистическим пафосом противостояния фашизму, осмыслением трагических катаклизмов современной истории: кантата Дневник любви (1965), посвящена детям, погибшим в Освенциме; Восьмая симфония Цветы Польши (1964) и Девятая симфония Уцелевшие строки (1967), обе на тексты польского поэта Ю.Тувима, реквием для сопрано, хора и оркестра (1967); симфоническая трилогия Переступив порог войны (1986); опера Пассажирка (1968) – крупнейшее из сценических произведений Вайнберга, созданное по заказу Большого театра, но не поставленное; опера Мадонна и солдат (1975). Среди опер следует назвать и следующие: Зося (1970), Любовь д'Артаньяна (1972, поставлена в 1975 в Москве), Мазлтов [«Поздравляем!»] (по Шолом-Алейхему, 1983, поставлена в Москве), Портрет (по Гоголю, 1983, поставлена в Брно), Идиот (по Достоевскому, 1986, поставлена в 1991 в Москве). Среди других сценических сочинений детский балет Золотой ключик (1955, 2-я редакция 1962, поставлен в Москве), оперетта Золотое платье (1980). Вайнберг – автор камерно-инструментальной музыки, сонат для различных инструментов, около 100 романсов, включая циклы на стихи Тувима Акации, Цыганская библия, Старые письма, Слова в крови, музыки к драматическим спектаклям и фильмам (всего ок. 70), в числе которых Укротительница тигров (1955), Летят журавли (1957), мультфильмы Винни-Пух, Каникулы Бонифация.

Вайнбергу присвоены звания заслуженного деятеля искусств РСФСР (1971), народного артиста РСФСР (1980), он – лауреат Государственной премии СССР (1990). Умер Вайнберг в Москве 27 февраля 1996.