En el campo de la fotografía artística es quizá el fotógrafo más popular y uno de los más reconocidos internacionalmente. En 1935 la revista American Photography lo consideró uno de los tres mejores fotógrafos del mundo.
Algunos críticos lo consideran el mejor fotógrafo español hasta el momento, lo cual es más meritorio porque la fotografía fue una afición a la que dedicaba ratos libres, especialmente los fines de semana y durante sus viajes. Desde el punto de vista artístico y por su formación y temática se le podría considerar el representante de la generación del 98 en la fotografía. Se le suele encuadrar dentro de la corriente fotográfica del pictorialismo, siendo el mejor representante del llamado pictorialismo fotográfico español, aunque esta denominación no le gustaba a Ortiz Echagüe. Su obra fotográfica se enfoca hacia la plasmación de los caracteres más definitorios de un pueblo, sus costumbres y atuendos tradicionales y sus lugares. Consigue expresar con sus fotografías una expresión personal más cercana a la pintura, casi siempre mediante efectos durante el positivado.
En 1898 le regalaron su primera cámara, desde entonces y a lo largo de 75 años realizó miles de fotografías. Revelaba él mismo sus negativos usando una técnica al carbón fresson, corriente en su juventud aunque pronto quedó desfasada. Él la usó en toda su obra artística, lo que daba un especial matiz a sus positivos, así como un mayor contraste, que hace que sus obras sean fácilmente reconocibles. Su producción es enteramente en blanco y negro.
Tanto la fabricación del papel como el procedimiento de obtención de fotografías requerían mucha paciencia, una extraordinaria habilidad y un perfecto manejo de la técnica por lo que, con el paso de los años y a medida que se simplificaban los procesos fotográficos, los pocos fotógrafos que lo utilizaban lo fueron abandonando.
El papel llevaba una fina capa de gelatina a la que se añadía pigmento de color negro y se hacía sensible a la luz. El fotógrafo obtenía copias por contacto basándose en el principio de que en las partes de la imagen que recibían menos luz la gelatina quedaba blanda y las partes de imagen que recibían más luz se endurecían con lo cual, al lavar la copia –con agua y serrín para producir roce sobre el papel- se eliminaba la gelatina blanda con el pigmento, quedando esa zona blanca y resistía la gelatina endurecida, aprisionando en su interior el pigmento, produciendo zonas negras. De este modo aparece la imagen sobre el papel.
Dicha imagen, con el papel aún húmedo, podía retocarse mediante pinceles, muñequillas de algodón o raspadores lo que daba al autor una gran libertad creativa.
La capacidad de intervención en el resultado final de una fotografía, la mayor riqueza de tonos que proporciona el pigmento y su estabilidad eran los motivos principales de José Ortiz Echagüe para el uso de este procedimiento. Sin embargo, no es este arcaico método lo más importante en las imágenes del autor. Sin un asunto interesante, una buena composición, luces bien dirigidas sobre los modelos y la correcta disposición de la escena, el procedimiento al carbón directo sobre papel Fresson daría lugar a copias vulgares.
Él mismo hizo una clasificación de sus obras al agruparlas en cuatro libros: Tipos y Trajes (1930), España, Pueblos y Paisajes (1939), España Mística (1943) y España, Castillos y Alcázares (1956). A estas colecciones se deben añadir otras dos series: Marruecos y fotos familiares.
En la serie de tipos y trajes contemplamos una sociedad española de gran folclorismo, y a la vez vemos retratos de una gran profundidad humana. Es difícil no sentirse impresionado por ciertas miradas y gestos de los tipos retratados, personajes populares de las calles de algún pueblo español.

En España, pueblos y paisajes vemos, más allá de la mera reproducción del monumento o del paisaje, el contraste de las tierras y de los pueblos.

La serie sobre España mística se centra en las comunidades de religiosos de clausura y en devociones populares como procesiones o romerías. En esta serie nos presenta retratos de monjes que nos recuerdan a los monjes de Zurbarán o El Greco.

Los castillos y alcázares españoles se podrían considerar una grupo dentro de la serie sobre los pueblos y paisajes españoles, aunque se caracterizan por su especial dedicación, de esta serie existen muy pocos ejemplares uno de ellos en posesión de su amigo Francisco Benito, camarero y confidente de la familia en Madrid.
La serie de Marruecos fue realizada durante su estancia entre 1909 y 1916 como ingeniero militar en el entonces llamado Protectorado Español de Marruecos.

Las fotos familiares son retratos realizados para su familia, muchos de ellos de tan alta calidad como los anteriores.

Los méritos de sus obras son evidentes: la belleza y la majestuosidad de sus fotografías, la delicadeza y la sensibilidad de sus composiciones, su respecto y afecto por los tipos tradicionales que retrata. Sus fotografías siguen causando la fascinación de la época en que fueron tomadas.
Su obra se ha reeditado múltiples veces, y se ha expuesto en numerosos lugares en todo el mundo. Recibió varios premios en vida, en España y en el extranjero.
La mayor parte de su obra está reunida en el Legado Ortiz Echagüe, en la Universidad de Navarra, que recoge aproximadamente 1.000 composiciones originales realizadas según el método de carbón fresson, así como más de 20.000 negativos. El Museo del Traje de Madrid, dependiente del Centro de Investigación del Patrimonio Etnológico, posee una buena colección de fotografías de la serie de Tipos y Trajes, adquirida en 1933.