1959年陳庭詩以《陣雨》（驟雨）參加巴西第五屆聖保羅國際雙年展，一舉躍身國際。在抽象主義的影響下，他的版畫風格逐漸轉以日月星辰、生生不息為概念的抽象畫作。1970年陳庭詩以《蟄》獲得第一屆「韓國國際版畫雙年展」首獎。英、法、日、西德四國評審，將其評為「穿破黑暗的光明」。1971至1999年間，陳庭詩以湛藍的「星星的假期」系列、大紅的《新生》、《燈會》、紅黑對比的「晝與夜」系列、書法變奏的「夢在冰河」系列，將版畫創作生涯推向高峰。
 
1976-1978 陳庭詩旅居美國期間，前期大量閱讀的西洋畫冊也開始發酵。除了參與科羅拉多州政府議會大廈設計「紀念華工移民開拓」的鑲嵌玻璃畫外，也從不放棄任何舉辦展覽的機會，藝評家James Mills曾評論他「重為輕根，靜為燥君」。回台後，他將過往傳統的水墨創作，投入現代水墨、潑彩、壓克力顏料等大膽翻新，嘗試從版畫中走出新的創作可能性。
 
1980年由於甘蔗板停產，加上受畢卡索現成物雕塑《公牛頭》的啟發，陳庭詩開始全心投入焊鐵雕塑。初時以破銅、廢鐵、流木等拼湊而成，遷居台中太平後，陳庭詩時常至高雄拆船工業區找尋可創作的廢船五金，並賦予其嶄新生命。1998年陳庭詩以《約翰走路》、《鳳凰》兩件作品，參加西班牙「鑄造一個空間」巡迴展與畢卡索、貢薩列、奇利達、卡爾達、塞撒、丁格利等四十位各國重要金屬雕塑家共同展出。1999年於《二十世紀的藝術》一書〈鐵與空間大師〉篇章中，陳庭詩及其作品《約翰走路》與世界著名的雕塑家同列，是全書除貝聿銘外唯一的華人藝術家。