В автобиографической поэме  «Правдивое ди» (1362–1365 гг.) Гильом де Машо повествует историю своей поздней любви. Отвечая на стихотворное письмо, посланное ему девушкой, лирический герой («я») описывает историю их любви. Далее следует настоящая встреча, и всё, что случилось с «я», рассказы которого, написанные восьмисложным стихом, перемежаются стихами, выдержанными в лирическом дискурсе (перед некоторыми стоит помета «здесь петь») – теми, что «я» адресовал почитательнице, и теми, что она писала ему в ответ, – а также прозаическими письмами. Всё вместе составляет около 9000 стихов, не считая писем в прозе. В рукописи содержится множество миниатюр с изображением посланцев, которые тем самым создают единственно существенный эквивалент «реальности»: обмен посланиями, диалог, задуманный как таковой и осуществлённый средствами письма. В этом плане «Правдивое ди» отходит от рамочного типа вымышленной встречи и спора, которым он изначально наследует по форме, и оказывается первым предвестником эпистолярного романа Нового времени. Исследователи отмечают, что благодаря неоднозначности, заложенной в самом тексте, его общая тематика двойственна: на поверхности это фрагментарный, дробный рассказ о любви старика; на глубине это книга, складывающаяся сама собой. «Правдивое ди» вызвало подражания, например, в «L’Horloge amoureux» Фруассара. К раннему «Ди о саде» Гильом де Машо в начале 1370 гг., составляя своё полное собрание сочинений (которое он рассматривал как итог всей творческой карьеры), добавил «Пролог». Этот пролог, по мнению Михаила Александровича Сапонова, является «исторически первой известной нам французской поэтикой». Помимо того, этот текст включает также вопросы музыки, а также всё то, что ныне называется эстетикой – концепцию содержания творчества, его основных тем, поэтических мотивов и даже жизненное кредо автора. Гильом де Машо – один из наиболее влиятельных (наряду с Франческо Ландини) композиторов периода Ars niva. Многие его сочинения написаны в твёрдых форма (виреле, баллады и рондо), а также в форме лэ. Кроме того, он – автор 23 изысканных мотетов (часть из них политекстовые и изортмические). Гильом де Машо – автор четырёхголосной мессы (по традиции называемой «мессой Нотр-Дам»), которая была сочинена для исполнения в Реймсском соборе, как полагают исследователи, в 1360 гг. Месса Гильома де Машо – первая авторская, т.е. написанная одним композитором на полный текст ординария. Гильом де Машо также – первый известный композитор, самостоятельно составивший каталог собственных трудов (современный каталог основан на компиляциях самого Гильома де Машо). Музыку Гильома де Машо использовал хореограф Леонид Фёдорович Мясин в балете «Достославнейшее видение» Пауля Хиндемита (постановка 1938 г.).