I successivi romanzi, Tempi stretti (1957) e Donnarumma all'assalto (1959), lo impongono, invece, come uno dei principali esponenti della narrativa di tematica aziandale. Il successo del secondo di tali libri lo convincono a rinunciare all'incarico a tempo pieno presso la Olivetti, per dedicarsi totalmente alla letteratura.
Frattanto si cimenta anche nella scrittura per il cinema, collaborando con Tonino Guerra ed Elio Bartolini alla sceneggiatura del film L'eclisse" (1962) di Michelangelo Antonioni, di cui solitudine e incomunicabilità dell'uomo contemporaneo costituiscono i temi portanti.
I primi anni Sessanta lo vedono fortemente coinvolto nel dibattito culturale sui rapporti fra letteratura e industria. Tuttavia, nel successivo romanzo, L'impagliatore di sedie (1964), la tematica induistriale e sociologica sfuma nell'analisi delle nevrosi che insorgono nell'individuo dopo che le difese razionali sono state travolte dalla forza degli eventi. Trattasi di romanzo dalla decisa connotazione autobiografica e diaristica, connotazione che sottende, del resto, tutta la produzione dell'autore.
Da quel momento in avanti l'indagine di Ottieri si concentra sulla descrizione, sia pure trasposta nei personaggi creati di volta in volta, del proprio disagio psichico, affidando alla scrittura un ruolo quasi terapeutico, senza tuttavia abbandonare l'osservazione attenta e ironica della realtà sociale. Così è nel saggio romanzesco L'irrealtà quotidiana (1966, premio Viareggio per la saggistica di quell'anno) e, soprattutto, nella prima prova poetica, Il pensiero perverso (1971), dove pensiero ossessivo, disamina della nevrosi, legame con l'analisi psicoanalitica, angoscia del mondo esterno avvertito come una minaccia, tornano con ancora maggior vigore.
Tra gli anni Settanta e Ottanta la nevrosi consente all'autore, tra alti e bassi, di continuare a scrivere: escono così opere quali Campo di concentrazione (1972), diario clicnico di un ricovero in casa di cura, e Contessa (1976), una delle sue prove narrative migliori, in cui il dato autobiografico è trasposto nella figura della protagonista, affetta da gravissime crisi d'ansia che le devastano la vita.
La prolifica attività letteraria subisce all'inizio degli anni Novanta una battuta d'arresto, dovuta all'aggravarsi della depressione. Nel 1991 Ottieri è ricoverato presso la clinica psichiatrica San Rossore di Pisa, nella quale resta per un lungo periodo. Da questa esperienza nascono la raccolta di versi L'infermiera di Pisa (1991, premio Mondello nello stesso anno) e Il palazzo e il pazzo (1993).
Nella produzione letteraria degli anni Novanta l'autoanalisi si fa ancora più ossessiva, fino a sfiorare il narcisismo, come in La psicoterapeuta bellissima (1994), Il diario del seduttore passivo (1995) e Il poema osceno (1996), incentrati esclusivamente sulla propria patologia e sulle fantasie malate che ne derivano. Il disagio di vivere e il fastidio per la realtà intellettuale e mondana, di cui pure l'autore è stato pienamente partecipe, esplodono in una rabbia lucida e violenta nell'ultima prova narrativa: Un'irata sensazione di peggioramento (2002).