Hans første arbeider, skapt under inntrykk fra tyskekspresjonisme, fra primitiv og eksotisk kunst, var dystre og fargefattige, ofte med en makaber tematikk. De har titler somLikkjøreren (1936), Abort, Selvmordersken ogVoldsmannen (1933).

Men snart brøt en romantisk visjonær og fabulerende fantasi igjennom med arbeider somStjernebilleder ellerGratulanter (1937). Verkene fra slutten av 1930-årene kjennetegnes av en rikere og fyldigere, mer høystemtkoloritt med myke overganger, en utsøkt ornamental behandling av flaten og en motivkrets der kvinnedyrkelsen står i sentrum. Han skildrer kvinnen i romantisk fjernhet, naken eller kledd i fantastiske skrud, med en østerlandsk praktutfoldelse som også er i slekt med folkekunstens naive festivitas:Ung kvinne (1938),De ventende, Lesende kvinne ogMannen med fløyten (alle 1940),Enken (1942).

I senere år laget han ogsåpasteller og var i sin suggestive, assosiasjonsrike strekstil en fantasifull tegner og illustratør. Han har laget tegninger tilClaes GillsFragment av et magisk liv (1939),Åsmund SveensSåmannen (1940),Per ArnebergsVandringer (1945), samme forfatters gjendiktning avWhitmansSangen om meg selv (1947) ogRolf StenersensSpinn etter Rimbaud (1946). Han gjennomillustrerteCarl Frederik Prytz'Dikt om kjærlighet på godt og vondt (1978).

Han har også laget teaterdekorasjoner, blant annet tilT. S. EliotsCocktail Party ogHenrik IbsensFruen fra havet ogPeer Gynt (1955). I 1967 dekorerte han sammen medSnorre Andersen ekspedisjonshallen i Oslo Lufthavn.

Han er representert iKode i Bergen,Nationalmuseum iStockholm, museene iGöteborg ogGävle ogAteneum iHelsinki.

• Kai Fjell i Norsk biografisk leksikon
• Kai Fjell i Norsk kunstnerleksikon
• norsk kunsthistorie
• ekspresjonisme
• kunst

• Kai Fjell i Nasjonalmuseet, Oslo
• Kai Fjell i Stavanger kunstmuseum

• Egeland, Erik:Kai Fjell, [rev. utg.], 1990 (1. utg. 1977)
• Fjell, Jon Håvard:Kai Fjell som grafiker, 1996