В начале 1930-х годов Л.Бемельманс знакомится с Мэй Массе, одной из ведущих сотрудниц издательства Viking Press в области детской литературы, и находит в ней всестороннюю поддержку как писатель. В 1934 году выходит первая его книжка для детей «Ханзи» (Hansi) — о приключениях двух австрийских мальчишек и их собаки, ей следует несколько других. В 1935 году Людвиг женится на Мадлен Фрейнд, а в 1939 году выходит его первая детская книга тз серии Мадлен (Madeline), обеспечившая её автору широкую известность. Бемельманс сделал также и иллюстрации к стихотворной истории о приключениях самоуверенной маленькой парижанки. Сперва, впрочем, книжка была отвергнута в нескольких издательствах как черезчур претенциозная, однако после издания у Simon and Schuster имела большой успех. Первой Мадлен последовали до 1961 года ещё 6 продолжений, сделавших Л.Бемельманса признанным англоязычным детским писателем.
Одновременно Бемельманс пишет и рисует для ряда крупнейших американских периодических изданий — таких, как Vogue, The New Yorker, Fortune, Harper’s Bazaar, McCall’s, Holiday и других. Он создаёт также романы и «путевые заметки» для взрослого читателя, например «Голубой Дунай» (The Blue Danube, 1945), в котором критически изображает немецкий провинциальный быт во времена гитлеризма. Бемельманс много ездит по США и Европе, а 1935 году - арестовывается в Германии за то, что пародировал там Гитлера. В 1940-е годы он интересуется также кинематографом и театром, пишет несколько сценариев. В 1945 году по его сценарию в Голливуде выходит сюрреалистский мюзикл Иоланта и вор, с Фредом Астером. В 1953 году он живёт в Париже. Художник занимался также частными заказами. Так, Л.Бемельманс сделал дизайнерское оформление для детской каюты на яхте Cristina O Аристотеля Онассиса для маленькой дочери греческого мультимиллионера.
Л.Бемельманс скончался в Нью-Йорке от рака поджелудочной железы. В настоящее время написанные им полотна оцениваются в сотни тысяч долларов США.
В 1954 году, за детский роман Madeline’s Rescue и иллюстрации к нему Л.Бемельманс был награждён престижной золотой медалью Калдекотта