A Magyar Nemzeti Múzeum, a Pesti Vigadó, a Magyar Tudományos Akadémia, az Magyar Állami Operaház, a Szent István-bazilika és a Országház falfestményeit alkotta meg. Monumentális történelmi és mitológiai tárgyú képek fűződnek nevéhez. „Se szeri, se száma fal-, olaj-, vízfestményeinek, tanulmányrajzainak” – olvassuk Ybl Ervin monográfiájában.
Legjelentékenyebb munkája 1884-ből az Operaház Olympus-freskója. Allegorikus alakokat fest a Pécsi székesegyház számára, majd hasonló stílusban az MTA szekkó-faliképeit alkotja meg. 1894–95-ben a Kúria és az Országház mennyezetképei megalkotásával Hauszmann Alajos javaslatára őt bízzák meg. Magyarország apoteózisa c. faliképének centrumában az allegorikus Hungária palástos alakja áll. Ennek párja a Törvényhozás apoteózisa.
Faliképei mellett a maga korában kevésbé értékelték aktfestészetét, mely talán időtállóbb, mint „főművei”. Mitológiai tárgyú aktképeinek (Bacchánsnők, Psyché, Fürdés után stb.) állandó modellje rajongott nevelt lánya, Kornélia volt. Falfestészete már saját korában másodlagos, „akadémikus neoreneszánsz” művészetnek bizonyult. Pollák neoklasszicizmusa és Ybl Miklós neoreneszánsza volt az igazi háttere Lotz Károly rokonszellemű falfestményeinek” – olvassuk a máig egyetlen, életművének szentelt monográfiában. Korának egyik legfoglalkoztatottabb freskófestője. Az alak- és aktábrázolásban, a portréfestésben, a tájkép- és állatábrázolásban egyaránt megcsillogtatta tehetségét, készségét, képzelőerejét és mesterségbeli tudását. Merített az ókori mitológiából, a Bibliából, s ihlette a magyar paraszti táj, melyet plein air stílusban ábrázolt. A barbizoni iskola utódja és a nagybányai iskola elődje volt e téren.