Regoyos trabajó casi siempre en formatos pequeños y medianos, fáciles de transportar, y tendió a elegir proporciones verticales, más próximas a la medida de una figura humana que a la extensión de un panorama. En Hórreo (Asturias), pintado en agosto de 1891, una antigua panera ocupa el primer término al pie del monte Naranco, y en el registro superior aparece el palacio prerrománico, tapado en parte por un campanario transversal y por otras construcciones. En Paisaje de Hernani, de hacia 1900, el punto de vista elevado da una vista panorámica parcial de la villa: un puente antiguo ocupa el primer término a la izquierda, las líneas horizontales ordenan los planos y las diagonales les dan apoyo. La Concha, nocturno, de hacia 1906, enmarca la escena con ramas oscuras en el ángulo superior izquierdo, sobre un paseo donde las figuras se reparten a intervalos regulares, mientras el monte Igueldo y la isla de Santa Clara se recortan como siluetas al fondo, junto a una sola barca. En El paso del tren, de 1902, el ferrocarril entra en el cuadro solo a través de su humo, sin que la locomotora llegue a verse. Altos hornos de Bilbao, de 1908, toma como asunto las chimeneas y el humo de la margen oeste de la ría del Nervión, y en el paseo del primer término coloca a dos personas que conversan. La figura humana es escasa en el conjunto de su obra: se limita a unos pocos retratos y escenas de interior, por lo general con personajes solitarios. En el Autorretrato de hacia 1902, en cambio, el fondo se llena de cuadros apilados en el taller, entre ellos La sierra de Béjar (último rayo), de 1900. Regoyos también volvió sobre un mismo motivo para pintarlo a distintas horas del día.
La paleta de sus primeros años belgas fue, en general, sombría, y con la etapa impresionista pasó a una paleta clara. En Paisaje de Hernani, un óleo sobre lienzo de 61 por 50 centímetros, la profundidad del paisaje se obtiene por gradación de tonos malva, marrón y verde. En La Concha, nocturno, otro óleo sobre lienzo, de 65 por 54 centímetros, el verde del follaje se combina con azul, malva y ocre para dar luminosidad al primer término. Sierra Nevada, de 1905, es una tabla de 32 por 40 centímetros con el puente de las Angustias sobre el Genil y las cumbres nevadas detrás. Su paleta, vivamente coloreada, llega a acercarse a la del fauvismo, y Juan San Nicolás vio en ella un ejemplo típico del peculiar primitivismo del pintor. En Altos hornos de Bilbao, un lienzo de apenas 35 por 26 centímetros, el color domina una vista de atardecer.
El procedimiento habitual de Regoyos era pintar del natural, con rapidez, sin bocetos previos ni correcciones posteriores, y aplicar la pintura en toques pequeños, rápidos y cortantes. En la década de 1890, por influencia de sus amigos belgas, sustituyó a veces el pincel por la espátula al trabajar sobre lienzo. Su interés por la división del color comenzó en 1887, después de ver obras de Seurat, Signac y Pissarro. Hórreo (Asturias), un óleo sobre tabla de 30,5 por 41 centímetros firmado «Regoyos» en el ángulo inferior derecho, ya deja ver ese interés inicial por la técnica puntillista en una obra pintada del natural. La práctica sistemática del método se concentró entre 1892 y 1894. Las redes, un óleo sobre lienzo de 60 por 73 centímetros fechado en 1893 y hoy en una colección particular, pertenece a esa fase. Como el procedimiento le impedía pintar al aire libre, lo abandonó, y desde entonces empleó el toque puntillista solo de manera parcial, para obtener texturas y matices de luz en sus paisajes. Los soportes variaron a lo largo de su carrera. Place à Ségovie, de 1882, es un óleo sobre cartón de 30 por 42,2 centímetros que conserva el Museo de Bellas Artes de Bilbao. La tabla aparece en El paso del tren, de 55 por 35 centímetros, y en el Autorretrato, de 46,1 por 37,9, pintado en el reverso de un paisaje de Valmaseda de 1895. El lienzo sostiene El baño en Rentería, de 76,5 por 57,5 centímetros, y Pancorbo: el tren que pasa, de 1901. Víctimas de la fiesta, de 1894, combina pastel y óleo sobre un lienzo de 90 por 120 centímetros. Además del óleo trabajó el pastel, la acuarela y el dibujo, y practicó la litografía y el grabado en madera.
El paisaje fue el centro de su producción, casi siempre con alguna presencia humana o animal. Junto a él cultivó los temas de la España negra, como las víctimas de las corridas de toros y las procesiones de Semana Santa. La exposición que el Museo Carmen Thyssen le dedicó en 2014 calificó de crudo el simbolismo de esas obras, y señaló como paradigmáticas de la etapa a Víctimas de la fiesta y a Vendredi Saint en Castille. Esta última es un óleo sobre lienzo de 81 por 65,5 centímetros, pintado en 1904, que pertenece al Museo de Bellas Artes de Bilbao. En Paisaje de Hernani, las únicas figuras son mujeres que trabajan. Los signos de la industria y del transporte, como las fábricas, las chimeneas y los ferrocarriles, aparecen con frecuencia en su obra: el humo de los altos hornos sobre el Nervión, el tren de Ategorrieta que solo se adivina por su estela y el paso del tren por Pancorbo, un lienzo que conserva el Museu Nacional d'Art de Catalunya con el número de inventario 017453-000. En otras vistas el motivo es arquitectónico. La panera y el palacio del Naranco comparten la composición del cuadro asturiano, el puente de las Angustias atraviesa el Genil al pie de Sierra Nevada y una plaza de Segovia ocupa el cartón de 1882. El Museo de Bellas Artes de Asturias relaciona la franqueza con que el pintor se representó a sí mismo en el Autorretrato con su admiración por Gauguin. Las escenas nocturnas, tanto de interior como de exterior, lo acompañaron durante toda su carrera, y La Concha, nocturno pertenece a ese repertorio.
Regoyos prefería la luz fina de la costa cantábrica porque le permitía pintar a cualquier hora del día. Su repertorio luminoso abarca amaneceres, ocasos, días nublados, crepúsculos, vendavales y aguaceros, además de arcoíris y de la luz artificial del gas y de la electricidad. En Paisaje de Hernani, el crepúsculo se registra en los edificios y en sus sombras: un cielo de nubes pequeñas filtra la luz del sol sobre las laderas, y la nieve que cubre el monte Adarra sitúa la escena en invierno. El paso del tren corresponde en cambio al otoño, con árboles sin hojas y sin sombras proyectadas por la falta de sol. En La Concha, nocturno, el atardecer sobre el mar en calma se construye con el juego entre luz y sombra. Altos hornos de Bilbao fija con pincelada rápida la última luz del día sobre la orilla fabril del Nervión. En 1905 el propio Regoyos escribió que el impresionismo era un infinito capaz de renovarse siempre.