La sua attività come compositore fu messa un po' in ombra dai suoi grandi successi come direttore; ma egli tentò di pubblicizzare le proprie opere, si impegnò invece senza prevenzioni e apertamente in favore di tutte quelle composizioni che a suo parere meritavano di essere eseguite. Come i suoi coetanei, negli anni Cinquanta egli si dedicò alla tecnica seriale, senza cadere però nel dogmatismo e rimanendo sempre originale: “La cosa peggiore di questo mondo è l'ostinata coerenza. Io detesto l'esser costante, giacché è un fatto esiziale." E non costituisce una rottura nel suo processo evolutivo il fatto che egli sia ricorso a tecniche compositive statistiche, al principio casuale (ma anche qui la musica aleatoria non divenne mai una formula esclusiva) o a riprese di antiche concezioni formali. Avverso ad ogni dogma e in posizione da individualista, Maderna cercò sempre di mediare organizzazione rigorosa, al limite seriale, con la libertà del principio aleatorio. Proprio nelle tarde composizioni per orchestra come Quadrivium, Aura, Biogramma o Giardino religioso, Maderna giunge ad una sintesi organica degli elementi già antitetici formale/informale, determinato/indeterminato, ordinato/non-ordinato.