Но поэзия не получила признания, и Адлерспаре посоветовала Сельме попробовать себя в прозе. Сельма начала работу над первым романом — «Сага о Йёсте Берлинге» (1891). В основу книги легли северные сказания ее детства; она вплетала нити своих историй в канву фольклора. Главы еще не законченного романа принесли ей победу на литературном конкурсе женской еженедельной газеты Idun. К награде прилагалась денежная премия, которая позволила Сельме на время оставить работу и завершить книгу. После ее публикации Сельма вернулась в Ландскруну, продолжая преподавать в школе и писать. У нее появилась возможность помогать деньгами своей матери и тете. В 1895 году она смогла уйти со службы и всецело сосредоточиться на литературе.
В 1894 году во время поездки в Стокгольм она познакомилась с писательницей Софи Элькан. Между двумя женщинами возник долгий платонический роман, продлившийся до смерти Софи в 1921 году. Они вдвоем путешествовали, а расставаясь, вели интенсивную переписку. Позже в архиве Лагерлёф обнаружили тысячи писем! Отношения Сельмы с суфражисткой Вальборг Оландер платоническими уже не были. Они встретились в 1898 году, и Оландер самоотверженно взяла на себя заботу о писательнице, занимаясь корректурой и перепечаткой ее рукописей, финансами и бытом, как архетипическая «жена гения». Это трудная и неблагодарная работа, но женщины прожили вместе сорок лет.
Скандинавская литература отходила от реализма, и Лагерлёф с ее фэнтезийным видением попала в струю неоромантизма. В последующие годы она продолжит работать над созданием сказочных и волшебных миров, лиричных и нежных историй на фольклорном материале. Ее известность росла, а вершина ее творчества — опубликованная в 1906 году сказочная книга «Чудесное путешествие Нильса Хольгерссона по Швеции» — принесла писательнице мировую славу. Книга задумывалась как учебная, своего рода географический, исторический и культурный атлас, по которому дети смогут изучить родную страну. Но затем появилась сказочная фабула. Успех книги был необыкновенным. Из всех шведских книг по количеству переводов на иностранные языки ее опережает только «Пеппи Длинныйчулок». Мальчик Нильс стал героем, которому ставили памятники и называли в его честь паромы и школы. Нильс появился на банкноте в 20 крон, выпущенной в 1991 году, на другой стороне напечатан портрет самой Лагерлёф, а купюру шведы прозвали «сельмой». В СССР книгу тоже прекрасно знали и сняли по ее мотивам замечательный мультфильм «Заколдованный мальчик» (1955).
Читательское признание постепенно становится официальным. В 1907 году писательницу избирают почетным доктором Уппсальского университета. В 1914 году она первой из женщин займет кресло в Шведской академии. Но самым большим знаком почета нам представляется событие 1909 года, когда Сельма Лагерлёф стала первой женщиной, получившей Нобелевскую премию по литературе. Медаль, диплом и денежную премию в размере 140 000 крон ей вручил шведский король Густав V. В речи на церемонии историк Клас Аннерстедт назвал Лагерлёф «законодательницей нравов и сказочницей», вернувшей Швеции былую славу «не благодаря военным подвигам, а путем возрождения идеалов и высокой нравственности». Это один из тех моментов в новейшей истории, когда западный мир делал значительные шаги на новом пути: нетерпимости к насилию, возведения в абсолют прав человека, измерения величия государства не мощью его военной машины, а высоким уровнем жизни и гуманистическими ценностями общества. К сожалению, на этом пути цивилизация споткнулась о две страшные мировые войны.
В 1930-х годах национал-социалисты изгнали из Германии весь цвет мысли. Объявив теорию относительности Эйнштейна «еврейской лженаукой», запалив костры с книгами Ремарка и Манна, нацистские бонзы сообразили, что остались совсем без культуры. Тогда началось заигрывание Третьего рейха с интеллектуалами и звездами, способными поддержать «нордическую» легенду. Геббельс принялся рассылать любезные письма с предложениями крупных сумм и прочих благ. Белокурая шведка, воспевавшая, как считали нацисты, «истинно арийский дух и культуру», была в числе первых кандидатов на сотрудничество. Лагерлёф послала Геббельса к черту. Она повсюду выступала в защиту евреев и других угнетаемых в Третьем рейхе меньшинств, к которым принадлежала и сама в силу сексуальной ориентации. Если бы нацистам было известно последнее обстоятельство, они бы обещали ей не золотые горы, а концлагерь, и немедленно изъяли бы книги Лагерлеф из школьной программы.
За год до смерти она успела срочно оформить шведскую визу еврейской писательнице Нелли Закс и ее матери, чем спасла их от смерти. В 1966 году Закс сама получила Нобелевскую премию по литературе. За вклад Лагерлёф в спасение еврейских жизней одна из улиц Иерусалима носит ее имя.