Su trabajo gira en torno a diferentes líneas de investigación.

Participó del informalismo, siguiendo los pasos de Tàpies, Wols, Dubuffet y Jean Fautrier.

[3]​ También ha sido considerado como uno de los artistas españoles que mejor interpretó el arte pop en los años sesenta.

Gordillo considera que una imagen que está sometida a un continuo proceso de reproducción, y nunca alcanza un estado definitivo.

En 1981 el Museo de Bellas Artes de Bilbao dedicó una exposición a su obra gráfica realizada entre 1966 y 1993, recogida en el catálogo "Luis Gordillo.