Miłoszewski zadebiutował powieścią Domofon. To horror, gatunek nielicznie reprezentowany w polskiej literaturze współczesnej. Kolejną pozycją w jego dorobku jest niewielka powieść dla dzieci Góry Żmijowe – interesująca od strony formalnej, ponieważ nawiązuje zarówno do klasycznych wzorców baśniowych, jak i konwencji fantasy, w pewnym stopniu jest to także pastisz.
Punktem zwrotnym w karierze pisarskiej Zygmunta Miłoszewskiego okazało się wydane rok później Uwikłanie, które zapoczątkowało cykl kryminalny o prokuratorze Szackim. Powieść, dzięki trzymającej w napięciu fabule, została dobrze przyjęta. O jej sukcesie przesądziła – jak twierdzi krytyka – troska o jakość wątków pobocznych. Tytułowe uwikłanie przybiera różne formy. Przede wszystkim jest to uwikłanie polityczne, a właściwie polityczno-kryminalne, gdyż akcja zbudowana jest wokół zbrodniczej działalności sekcji specjalnej bezpieki PRL.
W 2011 ukazał się drugi tom cyklu o Szackim – Ziarno prawdy. W tym tomie ponownie konwencjonalna anegdota kryminalna sprzężona została z nośną społecznie problematyką. Tym razem śledczy pracuje w Sandomierzu, gdzie w miejscowej katedrze wisi osiemnastowieczne malowidło przedstawiające mordy rytualne dokonywane rzekomo przez Żydów na chrześcijańskich dzieciach. Na przykładzie Sandomierza Miłoszewski świetnie rekonstruuje małomiasteczkową mentalność, odsłania mechanizmy wytwarzania uprzedzeń i pokazuje żywotność niebezpiecznych stereotypów.
W Gniewie, finalnej części cyklu, Szacki przeprowadza się do Olsztyna, by zmierzyć się z ostatnią, a zarazem najtrudniejszą w swojej karierze sprawą, związaną z problemem przemocy domowej. Śledztwo obnaża przede wszystkim bezradność organów ścigania wobec przestępstw dokonywanych za zamkniętymi drzwiami, których ofiarami są głównie kobiety i dzieci. W tle intrygi kryminalnej pisarz przedstawia skomplikowaną historię Warmii i Olsztyna, rzutującą na niewesołą teraźniejszość miasta.
Poza cyklem o Szackim Miłoszewski wydał Bezcennego – powieść sensacyjną, której intryga została zorganizowana wokół poszukiwania zaginionego w trakcie drugiej wojny światowej obrazu Rafaela Portret młodzieńca. Bezcenny stał się bestsellerem lata 2013 roku. Ten sukces powtórzył drugi tom Kwestia ceny, w którym bohaterowie przemierzają glob w poszukiwaniu skarbu syberyjskiego ludu Ajnów.
W 2017 Miłoszewski opublikował powieść z gatunku historii alternatywnej Jak zawsze. Główni bohaterowie przenoszą się w czasie do Polski lat 60. XX wieku, kiedy to władzę przejął sojusz socjaldemokratyczno-chłopski, a kraj znalazł się w strefie wpływów francuskich. Na kartach Jak zawsze fragmenty komiczne płynnie przechodzą w rozterki filozoficzne nad historią i niewykorzystanymi szansami.
Ostatnie publikacje Miłoszewskiego to dylogia fantastyczna dla dzieci Hydropolis. Oba tomy są nie tylko pokazem retrofuturystycznej wyobraźni, ale też wprowadzeniem do tematyki ochrony środowiska.
Książki Miłoszewskiego były wielokrotnie adaptowane na słuchowiska radiowe, scenariusze filmowe i serialowe. Pisarzowi przyznano między innymi Nagrodę Wielkiego Kalibru dla najlepszej powieści kryminalnej i sensacyjnej (2008, 2012). Za Ziarno prawdy otrzymał nominację do Paszportu „Polityki” (2011). Gniew został nagrodzony Paszportem „Polityki” (2014) oraz był nominowany do Nagrody Wielkiego Kalibru (2014). Za francuskie tłumaczenie Uwikłania Miłoszewski został nominowany do nagrody literackiej Prix du Polar Européen, przyznawanej przez francuski tygodnik „Le Point” w 2014 roku. W angielskim przekładzie książka Ziarno prawdy otrzymała nominację do nagrody Le Prix du Livre européen / European Book Prize (2015)
