徐悲鸿擅长中国画、油画、素描，在创作上以“师法造化，寻求真理”为原则，作品多取材现实生活，或借古喻今，寄托爱国主义和人道主义的情怀，如《田横五百士》《九方皋》《徯我后》《愚公移山》等。
徐悲鸿长于画马、狮、牛、猫、鹰、雀等各种动物，生动传神，各有寓意。在抗日战争期间，以风雨鸡鸣和跃起的雄狮、奔腾的马，表达对中华民族觉醒奋起的渴望。在创作理论上，徐悲鸿主张改良中国画。注重素描的严格训练，提倡师法造化。
徐悲鸿的素描和油画渗入了中国画的笔墨韵味。代表作油画《田横五百士》《徯我后》《九方皋》《愚公移山》等巨幅作品，充满了爱国主义情怀和对劳动人民的同情，表现了人民群众坚韧不拔的毅力和威武不屈的精神。