Escreveu, dentre outras áreas, sobre topologia, geometria, teoria da mensuração, axiomatização da álgebra e geometria, fundamentação da semântica, lógica matemática, teoria dos conjuntos, metamatemática, e, especialmente, sobre teoria dos modelos, teoria semântica da verdade, álgebra abstrata e lógica algébrica. Seu trabalho possui grande relevância filosófica. É considerado um dos maiores lógicos da história, junto de Aristóteles, Frege e Kurt Gödel. Tarski descrevia-se como "um matemático (e também um lógico e, talvez, de certa forma, um filósofo)". Na filosofia, ganha destaque especialmente por suas caracterizações matemáticas dos conceitos de verdade, constante lógica e consequência lógica para sentenças de linguagens formalizadas clássicas. Já na matemática e na filosofia, sua fama deve-se principalmente a seus impressionantes trabalhos sobre teoria dos conjuntos, teoria dos modelos e álgebra, incluindo resultados e desenvolvimentos como o paradoxo de Banach-Tarski, o teorema da indefinibilidade da verdade, a integralidade e decibilidade da álgebra e da geometria elementar, e as noções de cardinal, ordinal, relação e álgebra cilíndrica.