งานศิลปะของเฉลิม นาคีรักษ์ โดยหลักนั้นคืองานจิตรกรรม ซึ่งมีทั้งแนวสากลสมัยใหม่และแนวประเพณีประยุกต์ ส่วนเทคนิคที่ใช้มีทั้งสีน้ำมัน สีน้ำ สีฝุ่น และสีพลาสติก ส่วนเนื้อหาและเรื่องราวที่เขียนนั้นมีหลากหลาย ตั้งแต่ภาพหุ่นนิ่ง ภาพทิวทัศน์ ภาพบุคคล และภาพเกี่ยวกับประเพณีและวัฒนธรรมไทย ซึ่งผลงานเหล่านี้ล้วนเป็นผลงานที่ดีเด่นเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป ผลงานสำคัญที่ได้สร้างสรรค์ไว้ได้แก่พระบรมสาทิศลักษณ์ของพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ ตลอดจนพระมหากษัตริย์และเจ้านายในราชวงศ์จักรีอีกหลายพระองค์ ซึ่งประดิษฐานไว้ในสถานที่สำคัญต่าง ๆ หลายแห่ง ด้านการเขียนภาพสีน้ำ ก็เป็นงานที่ท่านรักและทำได้ดีเป็นพิเศษ จนได้รับคำชมเชยจากศาสตราจารย์ศิลป์ พีระศรี งานประเภทนี้ส่วนใหญ่จะเป็นภาพทิวทัศน์ที่ต่าง ๆ ทั้งในประเทศและต่างประเทศที่ท่านได้เดินทางไปพบเห็นและเกิดความประทับใจ

ส่วนผลงานแนวประเพณีประยุกต์นั้น นับเป็นผลงานดีเด่นที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว ผลงานเหล่านี้นอกจากจะสามารถถ่ายทอดชีวิตความเป็นอยู่ของชาวบ้านในชนบทได้เป็นอย่างดีแล้ว ยังให้ความรู้สึกของความสดใสสนุกสนาน มีรายละเอียดที่ซับซ้อนน่าสนใจไปทั่วทุกตารางนิ้วของผลงาน อันเกิดจากการรวมตัวกันของแนวความคิดสร้างสรรค์ องค์ประกอบทางศิลปะ และฝีมือชั้นครูด้วย

เฉลิม นาคีรักษ์ ได้จัดแสดงผลงานเดี่ยว และส่งผลงานร่วมแสดงในงานแสดงผลงานศิลปะหลายครั้งทั้งในประเทศและต่างประเทศตั้งแต่ พ.ศ. 2483 ต่อเนื่องเรื่อยมาและได้รับรางวัลเกียรติคุณหลายครั้งอาทิ ได้รับรางวัลจิตรกรรม จากงานประกวดศิลปในงานฉลองรัฐธรรมนูญ และได้รับรางวัลในการประกวดผลงานศิลปกรรมซึ่งจัดโดยกระทรวงวัฒนธรรมแห่งชาติในสมัยที่จอมพล ป.พิบูลสงคราม เป็นนายกรัฐมนตรี

ความประทับที่สำคัญที่สุดในชีวิตของเฉลิม นาคีรักษ์ คือการที่ได้มีโอกาสเข้าเฝ้าทูลละอองธุลีพระบาทพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชในโอกาสสำคัญ 2 โอกาส ๆ แรกเข้าเฝ้าฯพร้อมคณะศิลปินเมื่อ พ.ศ. 2506 เพื่อเขียนภาพถวายให้ทอดพระเนตร และได้ร่วมโต๊ะเสวยด้วย ส่วนครั้งที่ 2 ได้ร่วมคณะไปกับอธิบดีกรมศิลปากรและอาจารย์มหาวิทยาลัยศิลปากรอีกหลายท่าน เข้าเฝ้าทูลละอองธุลีพระบาทพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช เพื่อถวายคำวิจารณ์ผลงานจิตรกรรมฝีพระหัตถ์ที่ทรงไว้ อันเป็นโอกาสสำคัญซึ่งท่านถือว่าเป็นพระมหากรุณาธิคุณและเป็นสิริมงคลสูงสุด

เฉลิม นาคีรักษ์ ได้รับการยกย่องเชิดชูเกียรติเป็นศิลปินแห่งชาติ สาขาทัศนศิลป์ (จิตรกรรม) ประจำปี พ.ศ. 2531