En 1928 inició la construcción de la casa estudio de Diego Rivera en San Ángel, años después construyó para el mismo artista el Anahuacalli, edificio que resguarda la colección de figuras prehispánicas que Rivera donó al pueblo de México. De 1932 a 1934 trabajó como arquitecto construyendo 35 escuelas primarias y técnicas de inspiración funcionalista, para la Secretaría de Educación Pública. De 1942 a 1948 hizo pintura de caballete.

Entre 1949 y 1951 proyectó y dirigió la construcción de la Biblioteca Central en la Ciudad Universitaria, edificio que recubrió con un mosaico de piedras naturales, con una superficie de 4 mil metros cuadrados.

En 1950 expuso en el Palacio de Bellas Artes 100 pinturas de caballete. Su obra como muralista incluye, entre otros, los siguientes trabajos: la Biblioteca Gertrudis Bocanegra de Pátzcuaro, Michoacán; el Retablo de la Independencia en el Museo Nacional de Historia del Castillo de Chapultepec y la Sala de la Revolución del mismo Museo; así como trabajos en Chile y Estados Unidos. En 1972 recibió el Premio Nacional de Arte por su obra pictórica. Juan O'Gorman murió en la Ciudad de México en el año de 1982.