Em 1981, mudou-se para o Rio de Janeiro e foi nomeado Secretário da Missão Diplomática que, em Washington, daria solução ao litígio, sobre fronteiras, aberto entre o Brasil e a Argentina. Escreveu, então, a História da Missão Especial de Washington, ainda inédita.
Seu primeiro romance, Luzia-Homem, data de 1903. Na revista "Os Anais", publicou outro romance O Almirante, de costumes cariocas, e a novela Uirapuru, em que descreve cenas do extremo Norte. Para o teatro, produziu dramas e comédias: A perdição, Rochedos que Choram, Túnica de Néssus, Tântalo, Um Par de Galhetas, Os Maçons e o Bispo. Foi com Luzia-Homem que se enfileirou entre os grandes autores brasileiros. Domingos Olímpio é Patrono da Cadeira no. 8 da Academia Cearense de Letras. Faleceu a 7 de outubro de 1906, no Rio de Janeiro.