آثار هنری او به خاطر نمایش اندیشه مرگ و فنای تدریجی و نیز بازآفرینی کارهای مطرح کلاسیک در قالبی نوگرا و سورئال شناخته شده‌اند. دو مجموعه خاطرات انهدام و سال‌های آتش و برف وی از جمله مهم‌ترین مجموعه‌های هنر نوگرا در ایران به شمار می‌روند.
آغداشلو کار طراحی، گرافیک، و نقاشی را از نوجوانی آغاز کرد و در همان جوانی تصویرگر کتاب‌های درسی ایران، مجلات و مؤسسه‌های خصوصی شد. او از دست‌اندرکاران راه‌اندازی موزه هنرهای معاصر تهران و موزه رضا عباسی بود که سرپرستی دومی را نیز مدتی در دست داشت. پس از انقلاب، آغداشلو از جمله نامدارترین استادان نقاشی برای نسل سوم نقاشان نوگرای ایرانی به شمار می‌رود.
آغداشلو تاکنون تنها دو بار در ایران نمایشگاه فردی برگزار کرده است، که نخستین آن در سال ۱۳۵۴ در انجمن ایران و آمریکا در تهران بود و دومین بار در آبان ۱۳۹۳ در گالری اثر. غیر از شمار بسیاری نقاشی‌های نوگرا، از وی صدها نوشته شامل نقد هنری و سینمایی، پژوهش‌های تاریخ هنر، و سفرنامه باقی‌مانده است.
سبک:
کارهای ساندرو بوتیچلی، نقاش ایتالیایی دوره رنسانس، الهام‌بخش بسیاری از آثار آغداشلو بوده‌اند.
در دوره پیش از انقلاب ۱۳۵۷، مکتب سقاخانه در ایران توانسته بود پلی میان هنر سنتی و عامیانه کشور و نوگرایی جهانی باز کند. با این حال کارهای آغداشلو هیچ‌گاه سمت و سوی سقاخانه‌ای پیدا نکردند چرا که به گفته‌اش «با معنا و جستجوی او همخوانی نداشتند».
در آغاز ورود به دانشکده هنرهای زیبای دانشگاه تهران، آغداشلو استادانی داشت که به گفته وی «هر کدام ساز خود را می‌زدند و پیروی از همه‌شان باعث سردرگمی می‌شد.» در آن هنگام نقاشی دقیق و طبیعت‌گرا کهنه و کنارگذاشته شده به شمار می‌آمد و هنرهای نوینی چون کوبیسم تشویق می‌شدند. آغداشلو اما روش کار دقیق و «استادکاری» را پی گرفت. به گفته وی، آشنایی با شایگان و اشاره او به کارهای سالوادور دالی، نقاش فراواقع‌گرای اسپانیایی، باعث شد تا در کارهای خود آنچنان وفادار به صورت واقعی و دقیق اجسام نباشد و کارهایش در عین نزدیکی به صورت واقع‌گرایانه کمال‌الملکی، دارای فرمی آزاد باشند. توانایی او در نقاشی واقع‌گرایانه پیشتر باعث شده بود تا در سن ۱۷ سالگی، نقاشی تصویرهای کتاب‌های درسی تاریخ نوشته شده توسط باستانی پاریزی را به او بسپارند.
علاقه آغداشلو به وارد کردن فضاهای سورئال در کارهای خود و نقاشی کردن اشیای معلق از سن ۳۰ سالگی در او آغاز شد. در این دوره، کارهای او را اشیایی معلق تشکیل می‌دادند که سایه‌شان بر زمین می‌افتاد. چنین طرح‌هایی از اجسام کسان معلق در فضا با سایه‌های بر زمین در آغاز توسط ساندرو بوتیچلی کار شده بود و آشنایی پیشین آغداشلو با آثار سورئال دالی نیز علاقه‌اش را به این فضای کاری گسترش داد. آغداشلو از نابودی تدریجی و طبیعی نقاشی‌های رنسانسی بوتیچلی افسوس فراوان می‌خورد و ۳۰ سالگی، آغازی برای وی بود تا این اندوه و افسوس را با نابودی پرتره‌ها به تصویر بکشد. او در فضایی سورئالیستی آدمک‌هایی را به تأثیر از جورجو دکی ریکو کشید که صورت نداشتند و بعدها بخش بزرگی از مجموعه سال‌های آتش و برف وی شدند. به گفته وی، نقاشی از چنین آدمک‌های بی‌چهره‌ای به او کمک کرد تا سخن ناخودآگاه مرموز و وهم‌آمیز را در قالب نقاشی به زبان بیاورد. در دوره پس از برگزاری نمایشگاه نقاشی تکی خود در انجمن ایران و آمریکا، آغداشلو بیشتر به نقاشی از خود نقاشی می‌پرداخت؛ او با انتخاب آثار هنرمندان دوره رنسانس و نگاه به نقاشی آن‌ها، به ایجاد روایتی شخصی از آن کارها می‌پرداخت. این تقلید از هنر پیشینیان او را می‌توان به علاقه شخصیش به تاریخ هنر و به ویژه تاریخ هنر در دوره رنسانس ایتالیا مربوط دانست. آثار او در دوره پیش از انقلاب ۱۳۵۷، مملو از گرایش به رنسانس و مکتب فلاندری است. با این حال با گذر زمان و تغییر مظاهر زیبایی در ذهن وی، آنچه که در نقاشی‌هایش نابود می‌شد نیز تغییر کرد؛ چنان‌که پس از انقلاب، هنر ایرانی – همچون طراحی، نگارگری و خوشنویسی – جای هنر ایتالیایی را در کارهای او گرفت.
بازسازی واقع‌گرایانه از کارهای مهم و مطرح تاریخ هنر بیشتر سبک آغداشلو در دوران نوجوانی و جوانی را تشکیل می‌داد. او در آغاز به دلیل دلبستگی نظری به این کارها، نوآوری در آن‌ها انجام نمی‌داد؛ ولی در سال‌های بعد و با بیشتر شدن علاقه وی به اندیشه انهدام و نابودی، همان نقاشی‌ها با فلسفه شخصی ترکیب شدند و چهره نابود و تاریک به خود گرفتند. در جوانی، آغداشلو به کتاب‌های خطی علاقه زیادی داشت و از آنجا که توانایی مالی خرید کارهای گرانبها را نداشت، به خرید آنچه می‌پرداخت «که کسی نمی‌خرید»؛ کتاب‌های خطی و نسخه‌های پاره و مچاله شده که سپس به ترمیمشان می‌پرداخت. مسیر ترمیم و بازسازی این آثار کهن اما، با گذر زمان در آثار نقاشی وی روند معکوس به خود گرفت و به نابودی و مچاله کردن دوباره آن آثار رسید.
پس از انقلاب ۱۳۵۷ و جنگ ۸ ساله، عمده کارهای آغداشلو حول یادگارها و اشیایی بوده‌اند که رو به نابودی و تخریب می‌روند؛ کلبه‌ها و مناظر متروک، پنجره‌های پوسیده چوبی سبز رنگ با شیشه‌های شکسته، درهای کهنه با قفل‌های زنگاربسته، و تصویر تیغه‌های مرگبار که نمادی از موشک‌های فرودآمده بر شهرها بود همگی نشان از اندیشیدن نقاش به نابودی تدریجی و خرابی در گذر زمان‌های سخت دارند. آغداشلو کارهای خود در این دوره از جنگ را تک‌چهره‌نقاش در ۴۸ سالگی نامید. کارهای وی در مجموعه شفاعت فرشتگان نیز بیان دیگری از افسوس و ناراحتی درونی به دلیل از دست دادن چیزهای ارزشمند یا در حال تخریب و فراموشی هستند. اندیشه مداوم آغداشلو به مسئله نابودی تدریجی در بیشتر دیگر آثار او نیز دیده می‌شود. او گاه نمایش مرگ و پیری را تنها برای جستجوی درونی انجام داده است و گاه برای اعتراض؛ اعتراض به نابودی چیزهای زیبایی که در نتیجه ناآگاهی انسان‌ها از میان می‌روند. در این کارها، نگاهی «سرانجامی» و آخرالزمانی به چیزهای زیبا می‌شود که نوعی پیش‌گویی درباره سرنوشت آن‌ها را به همراه دارد. نقاشی‌های کپی از آثار مطرح پیشینیان که با رنگ بر چهره خط‌خطی شده‌اند یا مینیاتورهای زیبا اما مچاله و درهم‌تنیده همگی به نوعی افسوس و دغدغه او را از آینده نامعلوم چیزهای زیبا به نمایش می‌گذارند.
مینیاتورهای وی، بازسازی‌های دقیقی از مینیاتورهای نامدار ایرانی در سده‌های پیشین هستند و الهام‌گرفته از نقش‌مایه‌های درونشان؛ همچون تصویر آشنای به شکار رفتن شاهانه. آغداشلو در دوره‌ای، این مینیاتورهای دوران رضا عباسی را پس از کشیدن دوباره، مچاله می‌کرد یا با چاقو بدان‌ها ضربه می‌زد و یا تا حدی می‌سوزاندشان تا اشاره‌ای کرده باشد به نابودی «ارزش» در جهان معاصر. اما پس از آنکه به گفته خودش دریافت «تلخی جایش را به سبعیت داده بود و انهدام حقیقی، جای انهدام مجازی را گرفته بود»، آن فعالیت را رها کرد. با این حال، بهره‌گیری از مینیاتور ایرانی در کارهای وی ادامه داشت و او از سبک و فضای هنر کلاسیک ایران برای انتقال مفاهیم ذهنی خود دربارهٔ جهان معاصر بهره گرفت. در مجموعه شفاعت فرشتگان (که با عنوان «فرشتگان ساقط» نیز شناخته می‌شود) وی جهانی تاریک و ترسناک را به تصویر می‌کشد که در آن انسانی ضربه‌خورده از شلاق پشت به تصویر ایستاده است و پوست کمر او در حال جدا شدن از بدن. پشت پوست‌های جداشده، اما، مینیاتورهای زیبای ایرانی دیده می‌شوند که تداعی کننده فضای مرسوم نقاشی‌های کلاسیک ایرانی است که در آن تصاویر رنگارنگ و زیبا گاه نمایش دهنده واقعیت‌های دهشتناکی چون نبرد هستند. ترکیب دو تصویر، بیننده را درگیر جهان‌های متناقضی می‌کند که در بینش نقاش، به هم گره خورده‌اند.
آغداشلو اغلب نقاشی‌های خود را با گواش بر روی بوم می‌کشد. او در آغاز تکنیک به کارگیری گواش را برای دو مجموعه خاطرات انهدام و سال‌های آتش و برف و نقاشی‌های بزرگ ۱۰۰ در ۷۰ سانتی‌متری به کار برد. برای دهه‌ها، به کار بردن گواش روش مورد علاقه نقاشی توسط وی بوده است چرا که استادکاری مورد نیاز را به او می‌بخشید. بهره‌گیری از آبرنگ نیز در مجموعه‌های دیگری چون یادداشت‌های باغ ملک و منظره‌های بی‌اهمیت دنبال شده است. وی از رنگ فیروزهای ملایم در کارهای خود برای ایجاد حس آرامش در فضای غمگین نقاشی‌ها بهره می‌گیرد. کارهایی چون مرگ ویکتوریا (۱۹۸۰) و طوفان شن (۱۹۸۰)، که هر دو در اندک زمانی پس از انقلاب کشیده شده‌اند، با چنین رنگی تزئین شده‌اند.
