Al op jonge leeftijd verkeert ze in kringen met Paul Cézanne, Georges Braque en Pablo Picasso. Ook raakt ze geïnspireerd door het werk van kunstenaars als Wassily Kandinsky en later door Vincent van Gogh. Ondanks al deze inspiratiebronnen heeft Charley Toorop nooit tot een specifieke kunststroming behoord. Haar werk laat invloeden zien van uiteenlopende stijlen als het expressionisme, de Bergense School en het magisch realisme. Als autodidactisch kunstenaar ontwikkelt Charley Toorop een eigen schilderstijl maar dat duurt wel even.
Charley was muzikaal en haar ouders zagen voor haar een carrière als violiste. Ondanks haar muzikale talent koos ze voor een carrière in de kunst, hoewel schilderen haar moeilijker afging dan muziek maken. Toen Toorop achttien werd, ontmoette ze de filosofiestudent Henk Fernhout waarmee ze in 1912 trouwde. Ze kregen drie kinderen waaronder Eddy Fernhout.
Toorop had veel liefde en waardering voor haar kinderen, maar het schilderen had voor haar altijd de prioriteit. Het vroege werk van Charley Toorop rond 1912 kwam onder invloed van het expressionisme tot stand. Grote voorbeelden waren de schilders van Der Blaue Reiter, zoals Wassily Kandinsky. In deze periode schilderde Toorop vooral landschappen, portretten en zelfportretten. Rond 1916 deel uit van de kunstenaarsgroep 'Het Signaal', die een diepe beleving van de werkelijkheid voorstond door kleuren en lijnen zwaar aan te zetten en felle kleurcontrasten aan te brengen. Ze wordt mede daarom ook wel gerekend tot de Bergense School. Haar nietsontziend realisme heeft iets magisch. ‘Dit onwerkelijke, wat het meest werkelijke is’ moest worden vastgelegd.
Na de scheiding in 1917 van Fernhout, die een drank en agressieprobleem had, leerde ze H.P. Bremmer en Piet Mondriaan kennen. Mondriaan regelde een appartement voor haar in Parijs. Na terugkomst heeft haar vader een huis in Bergen laten bouwen genaamd ‘de Vlerken’ waar later veel kunstenaars samen komen. De kunstenaar Leo Gestel en de dichter Adriaan Roland Holst behoorden tot haar vriendenkring.
1922 reist ze door in de armoedige Waalse mijnstreek de Borinage, waar Van Gogh eerder had gewoond en gewerkt. Daar ontdekte ze wat ze wilde met haar schilderkunst: eenvoudige, hardwerkende mensen schilderen, waarbij stijl en onderwerp zouden samenvallen. Daarom zocht ze vanaf 1924 op Walcheren bewust het dorp Westkapelle op waar ze boeren, landarbeiders en dijkwerkers kon schetsen. Daar was voor haar het leven nog 'echt' en 'zuiver' en de mensen en aarde nog met elkaar verbonden. 's Avonds dronk ze met de mannen aan de toog in hotel Valk een borreltje mee en zocht ze al doende haar modellen uit. Zo ontstonden haar krachtige schilderijen uit de periode 1927-1933, zoals Muzikanten, Dansende boeren (1927), Boeren (1930), Aan de toog (1933) en enkele jaren later Oude boer (1939).
Ook in haar huis vanaf 1926 in Amsterdam op Leidsegracht 48 werd een ontmoetingsplaats van avant-gardistische kunstenaars, onder wie de architect Gerrit Rietveld, de filmer Joris Ivens en de schilder Carel Willink. In de werken van die tijd staan figuren frontaal en afzonderlijk naast elkaar, alsof ze door lampen op een filmset zijn uitgelicht.
Rond 1930 reist ze ook regelmatig naar Parijs met Arthur Lehning en leert de surrealistische kunstenaar Max Ernst kennen. De schilderstijl van Charley Toorop verandert dan in een expressief realistische stijl. ‘Een photo geeft niet meer dan een moment, maar in een goed geschilderd portret herken je iemand in al z'n uitdrukkingen. Je moet er iedere dag weer iets anders in kunnen zien.’ In de oorlog maakte ze diverse (zelf)portretten en de krachtige clown voor de ruïnes van Rotterdam.
Na de dood van Jan Toorop ontwikkelde Charley pas echt haar eigen stijl die een zakelijke, harde realiteit weergeeft. Ze schildert vanaf dat moment voornamelijk portretten. Een goed voorbeeld is het monumentale schilderij ‘Drie Generaties; van haar vader, haarzelf en zoon Eddy. Ze werkte jarenlang aan dit schilderij, want in 1949 werd ze getroffen door een attaque waardoor haar rechterkant volledig verlamd raakte, ondanks dat bleef ze schilderen tot haar dood. Bovendien had haar zoon niet altijd zin om model te staan. Het schilderij met de drie generaties Toorop werd in 1950 voltooid. In dit schilderij zijn waarheidsliefde en zin voor symboliek verenigd.
Tegenwoordig is haar rijke oeuvre onder andere te zien in het Kröller-Müller, Stedelijk, Museum MORE, Centraal Museum en het Boijmans. Toorop was een van de kunstenaars die in 1947 aan de wieg van het KunstenaarsCentrumBergen (KCB) stonden. In 1952 werd Toorop door de Stichting Kunstenaarsverzet 1942-1945 gelauwerd met de Prijs van de Stichting Kunstenaarsverzet.
