แม้ว่าพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวจะทรงมีพระราชภารกิจที่ต้องทรงปฏิบัติอย่างหนักมาโดยตลอด เมื่อพระองค์ทรงมีเวลาว่าง ก็จะทรงฝึกฝนงานจิตรกรรม ซึ่งทรงให้ความสนพระราชหฤทัยมาตั้งแต่ยังทรงพระเยาว์ โดยวิธีการฝึกฝนของพระองค์ และการศึกษาจากตำราที่พระองค์ทรงซื้อและมีผู้ทูลเกล้าฯ ถวาย รวมถึงการเสด็จฯ เยี่ยมศิลปินที่พระองค์ทรงพอพระราชหฤทัยในผลงาน เพื่อทรงมีพระราชปฏิสันถาร ตลอดจนทอดพระเนตรถึงวิธีการทำงาน และเทคนิคของศิลปินท่านนั้น จากนั้นเมื่อทรงเข้าพระทัยอย่างถ่องแท้ ก็จะนำเทคนิคและวิธีการมาฝึกฝนด้วยพระองค์เอง ทั้งนี้ ผลงานจิตรกรรมในระยะแรกของพระองค์นั้น ผู้ที่มีโอกาสได้ชมมีเพียงผู้ใกล้ชิดคือกลุ่มศิลปินที่เข้าเฝ้าฯ ถวายคำปรึกษา

     พระองค์ทรงเริ่มเขียนภาพอย่างจริงจังราวปี พ.ศ. ๒๕๐๒ และทรงงานจิตรกรรมอย่างต่อเนื่องจนถึงปี พ.ศ. ๒๕๑๐ เมื่อว่างเว้นจากพระราชภารกิจแล้ว จะทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้เชิญบรรดาจิตรกรไทยมาเข้าเฝ้าฯ และร่วมสังสรรค์เป็นครั้งคราว โปรดเกล้าฯ พระราชทานเลี้ยงอาหารบ้าง หรือเขียนภาพแข่งขันกันบ้าง ภาพที่พระองค์ทรงเขียน ส่วนมากจะเป็นพระสาทิสลักษณ์ของสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินีนาถ สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ และสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอทุกพระองค์ เทคนิคที่ทรงใช้ในงานจิตรกรรมฝีพระหัตถ์มีทั้งสีน้ำ และสีน้ำมัน แต่เทคนิคที่ทรงใช้มากคือเทคนิคสีน้ำมันบนผ้าใบ ทั้งนี้ จิตรกรรมฝีพระหัตถ์ของพระองค์ สามารถแบ่งออกได้เป็น ๓ ลักษณะ คือ

     จิตรกรรมฝีพระหัตถ์ของพระองค์นั้น ได้สะท้อนให้เห็นถึงพระเกียรติคุณทางศิลปกรรมด้านจิตรกรรม ที่เริ่มจากงานแบบเหมือนจริง ก่อนจะทรงวิวัฒน์เข้ากับงานจิตรกรรมร่วมสมัย แม้ว่าจะทรงค้นคว้าแนวทางในการสร้างสรรค์งานจิตรกรรม แต่พระองค์ยังทรงมีเอกลักษณ์เฉพาะพระองค์อย่างเห็นได้เด่นชัด จิตรกรรมฝีพระหัตถ์มีนับร้อยองค์ ได้เริ่มเผยแพร่แก่พสกนิกรให้ได้ประจักษ์ในพระเกียรติคุณตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๕๐๖ ซึ่งพระเกียรติคุณของพระองค์ได้เป็นที่ประจักษ์ในหมู่พสกนิกรทั้งชาวไทยและชาวต่างชาติ ทำให้สถาบันการศึกษาด้านศิลปะหลายแห่ง ทูลเกล้าฯ ถวายปริญญาดุษฎีบัณฑิตกิตตมศักดิ์ด้านศิลปะแก่พระองค์

     ด้วยระยะเวลาที่ผ่านเลยมาเนิ่นนาน ทำให้งานจิตรกรรมฝีพระหัตถ์บางองค์ เริ่มเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา กรมศิลปากรในฐานะที่เป็นหน่วยงานรับผิดชอบด้านการอนุรักษ์มรดกทางศิลปวัฒนธรรม จึงได้มีโครงการอนุรักษ์จิตรกรรมฝีพระหัตถ์และได้ดำเนินการอย่างเร่งด่วนมาตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๕๓๗ และได้แล้วเสร็จในปี พ.ศ. ๒๕๔๙