Il participe comme simple soldat aux combats sur la Loire pendant la guerre de 1870. Après la guerre il s’installe à Montparnasse jusqu'en 1877, mais l'été, retourne à Peyrelebade et passe l’automne en Bretagne. Il fréquente le salon littéraire et musical de Madame Rayssac, rencontre Fantin-Latour, Paul Chenavard, le musicien Ernest Chausson. Il séjourne à Barbizon pour y étudier les arbres et les sous-bois.

En 1878, il voyage pour la première fois en Belgique et en Hollande et commence l'année suivante à être reconnu pour son premier album de lithographie intitulé Dans le Rêve — il fait de la « lithographie de jet » —, se montre précurseur de la psychanalyse et cherche à travers les rêves la descente dans l'inconscient, lequel lui permet de révéler les sources de son inspiration et de décrire son monde personnel voué à l'exploration de l’imaginaire. En 1884, Joris-Karl Huysmans publie À rebours avec un passage consacré à Odilon Redon.

Les années 1890 et le début du siècle sont une période de transformation, de mutation, c'est l'abandon de ses « noirs », il commence à utiliser le pastel et l'huile, et la couleur dominera les oeuvres du reste de sa vie. Eve est son premier nu féminin réalisé d’après modèle. En 1899, il est présenté par Maurice Denis aux Nabis, groupe d'artistes qui compte parmi ses membres Gauguin. En 1900, Maurice Denis peint l’Hommage à Cézanne — Redon y est représenté debout devant une toile de Cézanne, entouré de Pierre Bonnard, Édouard Vuillard, Roussel, Paul Sérusier, Mellerio et Ambroise Vollard. Il travaille avec Mallarmé. Une exposition Odilon Redon a lieu à la galerie Durand-Ruel en 1900

Il voyage en Italie avec Robert de Domecy. Il exécute des peintures décoratives pour son ami Ernest Chausson, ainsi que pour le château, en Bourgogne, de son ami et mécène, Robert de Domecy. En 1901 il participe au Salon de la Libre Esthétique à Bruxelles et au Salon de la Société Nationale des Beaux-Arts à Paris. Son ami d’enfance, le peintre Charles Lacoste, l’introduit en 1903 auprès de Gabriel Frizeau, mécène bordelais passionné d'art et de belles-lettres. La légion d'honneur lui est attribuée.

En 1904 une salle lui est entièrement consacrée au Salon d'Automne comportant soixante-deux oeuvres. En 1908, Odilon voyage à Venise et en Italie avec sa femme, son fils et Arthur Fontaine, il réalise ses premiers cartons de tapisserie pour la manufacture des Gobelins à la demande de Gustave Geffroy.

Il passe l'été à Bièvres à la villa Juliette qu'il loue après le décès de Juliette Dodu, la demi-soeur de sa femme, n'ayant pu racheter la villa de sa belle-soeur.

Mellerio en 1913 publie un catalogue de ses eaux-fortes et lithographies. La même année, l'Armory Show présente quarante de ses œuvres au continent américain à New York (International exhibition of Modern Art), Chicago et Boston, où le Nu descendant l'escalier de Marcel Duchamp fera scandale.

Il meurt le 6 Juillet à Paris