Этапное значение для Танге имела работа в Хиросиме: в 19461947 он создал (с соавторами) генплан реконструкции и развития разрушенного города, а также спроектировал прославивший его имя ансамбль Музея и парка мира (19551956), органично воплотив в нем принцип отрешенно-созерцательного «пространства тишины» (в духе японских средневековых монастырей). На протяжении 1950-х годов его постройки продемонстрировали как блестящее знание местной архитектурной классики, так и уверенное владение приемами «интернационального стиля» (выставочный павильон на ярмарке в Кобе, 1950; собственный дом в пригороде Токио, 19511953; Зал конгрессов в Мацуяме, 19521953; муниципалитеты в Токио, 19521957, Симидзу, 19531954, Кураёси, 19551957, и Курасики, 19581960; здание Совета префектуры Кагава в Такамацу, 19551958; зал собраний, ныне спортивный зал, в Сидзуоке, 19561957). Современные бетонные конструкции уподоблялись здесь стоечно-балочной системе японского дома, легкой и сквозной, четко обозначенной внутри и снаружи.
В последующих произведениях зодчего все более заметную роль (не без влияния позднего Ле Корбюзье) играют символическая монументальность, экспрессивная пластика крупных форм (здание компании «Дэнцу» в Осаке, 19611968; центр искусств Согэцу, 1960; католический собор Девы Марии, 19631964; оба в Токио; центр информации префектуры Яманаси в Кофу, 19621967; токийский филиал Сидзуокской медиа-компании, 19661967); некоторые из этих работ близки к стилистике брутализма. Особую известность получил Олимпийский спортивный комплекс Йойоги в Токио (19611964) сложная композиция его криволинейных, взметнувшихся вверх покрытий воспринимается как гигантская абстрактная скульптура, завязывающая новый планировочный узел в общей панораме японской столицы. В 19661970 под руководством Танге был разработан генеральный план Всемирной выставки в Осаке.
Увлеченный масштабными градостроительными задачами, зодчий выдвинул футурологический проект «Токио-1960» (частично отраженный и в плане выставки в Осаке), а также выступил инициатором создания группы «URTEC» («Урбанисты и архитекторы»; 1961). В этом русле, в процессе коллективных дискуссий, народились и получили широкий резонанс концепции «метаболизма», призванные разрешить мировой конфликт между человеком, техникой и природой с помощью гибкой, по-своему «природной» системы подвижных проектных «ячеек», способных чутко реагировать на текущие проблемы жизни. Танге и сотрудники его бюро все чаще выступали в роли градостроителей, причем в разных концах света (создание нового центра Скопье после землетрясения 1963, 19641967; новых деловых центров Болоньи, 19671977, и Неаполя, 19751981; разработка в 1980-е годы генплана города Абуджа, ставшего в 1991 новой столицей Нигерии). Штучные же здания и комплексы, связанные с его именем (небоскрёб Сити-холл в Токио, 1991; и др.) уже как бы отошли в эти десятилетия на второй план истории. Танге-учитель к концу 20 в. окончательно возобладал (в основном за счет своих более ранних построек) над Танге-практиком.
Среди его многочисленных публикаций наиболее известны книги План для Токио (1960), Кацура: традиции и творчество в японской архитектуре (1960), Исэ: прототип японской архитектуры (1962), Образ японского архипелага в будущем (1966), Архитектура и градостроительство (1975; русское издание М., 1978).
Мастера архитектуры об архитектуре. М., 1971
Тангэ К. Архитектура Японии. Традиция и современность. М., 1976