吴历早年曾跟王鉴学画，同时做王时敏的学生。故早期作品很似王鉴作风，皴染工细，清润秀丽。中年时期，在遍临宋元诸家基础上，着重吸取王蒙和吴镇之长，形成自己风格。作品布局取景比较真实，安置得宜，还富有远近感，用笔沉着谨严，善用重墨，积墨，山石富有立体感，风格浑朴厚润。如上海博物馆收藏的《湖天春色图轴》作于４５岁，是他中年时的代表佳作。平远景色中，近、中、远三处柳树渐远渐小。景深感很强。细笔勾皴，精微秀美，青绿淡染，明快清雅，真实地传达出了江南水乡的绮丽春色。吴历还善画竹石，取法吴镇，亦具自己特色。如《竹石图轴》竹枝挺劲，枝叶全用浓墨，不取浓淡相间画法，显得更加雄浑苍劲。
他摹古而不拘囿古人，能融汇诸家之长，自创新意，还在一定程度上吸收了西法，如布局、明暗等方面，故史传论其：“作画每用西洋法，云气绵渺凌云，迥异平时。” 他的山水注意取法自然，使作品富有一定真实感。如其自述：“不将粉本为规矩，造化随他笔底来。”这些都是迥异“四王”之处的。更加不同于“四王”之处的就是吴氏能画人物，非同凡格。故宫博物院所藏《人物故事图》造型典重，屋宇宏敞，极见功力，为历来画史所未涉及。
