Charley Toorop maakte vanaf 1916 deel uit van de kunstenaarsgroep Het Signaal, die een diepe beleving van de werkelijkheid voorstond door kleuren en lijnen zwaar aan te zetten en felle kleurcontrasten aan te brengen. Ze wordt mede daarom ook wel gerekend tot de Bergense School.
In 1926 trok ze naar Amsterdam, waar haar schilderkunst invloed onderging van de film. Frontaal geschilderde figuren staan afzonderlijk naast elkaar, alsof ze door lampen op een filmset zijn uitgelicht. Haar stillevens vertonen verwantschap met het synthetisch kubisme van Juan Gris. Vanaf de jaren '30 schilderde ze veel vrouwenfiguren, ook naakten en zelfportretten in een krachtige, realistische stijl. Bekend is haar grote doek Drie generaties (1950), een portret van zichzelf, (een portretbuste van) haar vader en haar zoon Edgar, waarin ze waarheidsliefde en zin voor symboliek verenigt.
Haar nietsontziend realisme heeft iets magisch: "Is de natuurlijke verschijning de werkelijkheid," vroeg ze zich al in 1917 af, "of is aan haar vorm alleen te betasten het meest onwerkelijke dat voor ons verschijnt? Dit onwerkelijke, wat het meest werkelijke is."
Charley Toorop was een vriendin van andere kunstenaars als Bart van der Leck en Piet Mondriaan. Belangrijk werk van haar is te zien in het Kröller-Müller Museum te Otterlo.