黄公望的学画生涯起步较晚，然而他绘山水必亲临体察，画上千丘万壑，奇谲深妙。其笔法初学五代宋初的董源，巨然一派，后受赵孟熏陶，善用湿笔披麻皴。黄公望擅长画山水，多描绘江南自然景物，以水墨浅绛风格为主。黄公望在作画之余，留有著述，如《写山水诀》、《论画山水》等，皆为后世典范之学。他的作品存世不多，如今留在世间有年代可考的画作只有7幅，全是他70岁以后创作的作品，其中最好也是最出名的当属《富春山居图》。
《富春山居图》是黄公望为和尚无用禅师所绘的，始画于至正七年（公元1347年），于至正十年（公元1350年）完成，此时黄公望已经81岁。他以长卷的形式描绘了富春江两岸初秋的秀丽景色：峰峦坡石，树木苍苍，疏密有致地生于山间江畔，村落、平坡、亭台、渔舟、小桥等散落其间。黄公望以清润的笔墨、简远的意境，把浩渺连绵的江南山水表现得淋漓尽致，达到了“山川浑厚，草木华滋”的境界。董其昌评价《富春山居图》说：“展之得三丈许，应接不暇。”此画确给人咫尺千里之感，无论布局、笔墨，还是以意使法的运用上，皆使观者不能不叹为观止。正如恽南田所说：“所作平沙秃峰为之，极苍莽之致。”董其昌还曾说，他在长安看这幅画时，竟觉得“心脾俱畅”。
黄公望在《写山水诀》中曾介绍自己是如何创作的：“皮袋中置描笔在内，或于好景处，见树有怪异，便当模写之。”为了创作《富春山居图》，他在“领略江山钓滩之胜”时，“袖携纸笔，凡遇景物，辍即模记”。画中所题文字表明，他为完成此画而潜心观察、揣摩费时三四年。
