Начал изучать живопись в 1920-е годы, сперва в нью-йоркской Студенческой лиге искусств (англ. Art Students League) и в Школе дизайна Парсона, а затем в парижской академии «Гран Шомьер». Тогда же совершил путешествие по Франции и Германии, во время которого познакомился с современным европейским искусством. В результате общения с европейскими сюрреалистами пришёл к выводу, что искусство может быть выражением бессознательного, что усиливало его интерес к мотивам, порождённым психологическими архетипами. На этой основе с 1941 года начал создавать первую из своих двух крупнейших художественных циклов под названием «Пиктографы». Эти работы сделаны под «архаический», или «примитивный» художественный язык, характерный для художественных символов американских индейцев, и как бы «уложены» в композицию-решётку, напоминающую работы в стиле метафизического реализма Джорджо ди Кирико и упрощённые художественные композиции итальянских мастеров предренессанса.
Вторая значительная серия работ А. Готлиба — «Взрывы», начатая им на рубеже 1956/1957 годов — сопровождалась значительным упрощением мотивов: на крупноформатных холстах расположены две вертикально уложенные формы, верхняя — круглая и чётко очерченная, нижняя — скорее, хаотично-размытая. Некоторые работы Готлиба из этой серии:
На мотивы «Взрывов» Готлиб создал также серию скульптур, что является редкостью для мастеров, работавших в стиле абстрактного экспрессионизма.