Gayanya digambarkan sebagai modernis dengan tema-tema kubisme dan dipengaruhi oleh kecintaannya pada arsitektur Islam. Bahan bangunan kesukaannya adalah kaca dan baja dengan kombinasi beton.
Pei sempat memicu kontroversi saat membangun piramida Museum Louvre. Bangunan berstruktur kaca yang selesai dibangun pada 1989 itu saat ini menjadi salah satu landmark terkenal Paris.
Karyanya yang lain termasuk Dallas City Hall dan Museum Miho Jepang.
"Saya percaya arsitektur merupakan seni pragmatis. Untuk menjadi karya seni maka harus dibangun di atas dasar kebutuhan," katanya, suatu ketika.
Pei memenangkan berbagai penghargaan dan hadiah untuk hasil desannya, termasuk Medali Emas AIA, Praemium Imperiale for Architecture.
Pada tahun 1983 Pei diberi penghargaan bergengsi Pritzker. Juri menyatakan dia telah menghadirkan di abad ini beberapa ruang interior dan eksterior paling indah.