Njegovo najpomembnejše delo so Metamorfoze oziroma Preobrazbe, obsežna pesnitev v petnajstih knjigah. V njej je zbral številne grške in rimske mite, katerih glavna tema so preobrazbe ljudi, bogov, živali in drugih bitij. Med najbolj znanimi zgodbami so pripovedi o Orfeju in Evridiki, Piram in Tizbi, Niobi ter Filemonu in Bavkidi. Delo prikazuje spreminjanje sveta od njegovega nastanka do Ovidijevega časa in je pozneje močno vplivalo na evropsko književnost in likovno umetnost.

Leta 8 n. št. je cesar Avgust Ovidija iz ne povsem pojasnjenih razlogov izgnal v mesto Tomi ob Črnem morju, na območju današnje Romunije. Ovidij je kot vzrok omenjal »pesem in napako«, vendar natančen razlog za izgnanstvo še danes ni znan. Domnevajo, da so bile eden od razlogov njegove ljubezenske pesnitve, morda pa je bil povezan tudi z nekim dogodkom na cesarskem dvoru.

V izgnanstvu je zelo pogrešal Rim, svojo ženo in prijatelje. O svojih občutkih osamljenosti, žalosti in domotožja je pisal v zbirkah Žalostinke (Tristia) in Pisma s Črnega morja (Epistulae ex Ponto). Večkrat je prosil cesarja, naj mu dovoli vrnitev v Rim, vendar mu prošnji niso ugodili. V Tomih je ostal do smrti leta 17 ali 18 n. št.

Ovidij je bil eden najbolj branih in vplivnih antičnih pesnikov. Njegova dela so navdihovala številne poznejše pisatelje, med njimi tudi Shakespeara, ter mnoge slikarje, kiparje in skladatelje. Poseben pomen so imele Metamorfoze, ki so stoletja veljale za pomemben vir znanja o grški in rimski mitologiji.