Avec sa femme Sonia Delaunay et quelques autres, il est le fondateur et le principal artisan du mouvement orphiste, branche du cubisme et important mouvement d'avant-garde du début du 20e siècle.
Ses travaux sur la couleur prennent pour origine plusieurs théories de la loi du contraste simultané des couleurs, formulées par Michel-Eugène Chevreul.
Par un travail concentré sur l'agencement des couleurs sur la toile, il cherche l'harmonie picturale.