柯南·道尔始终怀有一颗文学抱负的心。在他看来，像狄更斯、萨克雷、哈代等人那样写历史小说才算高级，侦探故事不过是雕虫小技。福尔摩斯走红之际，他就忙于创作《米卡·克拉克》《白色纵队》等历史题材的小说，后来他更开出1000英镑的天价企图婉拒约稿，腾出时间搞严肃文学创作，但没想仍被接受了，只好硬着头皮把福尔摩斯的故事写下去。
写《白色纵队》时，道尔花了两年的时间研究创作，读了150多本各类著述，写满十几个笔记本。例如弓箭手这一词条下面，就搜羅了从作战场所、如何训练，甚至到士兵间可能会说的脏话等，极尽详备。
1912年道尔写出了科幻小说《失落的世界》。这本科幻小说对后世作家影响很大。小说中恐龙世界的历险直接影响了80年后的《侏罗纪公园》，这部电影的续集还使用了与道尔小说相同的名字。
道尔精通古生物学，热衷收藏猿人头骨，曾有美国学者怀疑他是考古界著名的“皮尔当人造假事件”的始作俑者。
道尔还做过多种尝试，写诗歌、话剧、战争史，参与电影改编等，不过都不敌福尔摩斯扶摇直上的声名。