En sus primeras obras pertenecientes al período escolar se encuentran retratos, desnudos y paisajes.
En 1944 realizó su primera exposición, junto a César Enríquez, en el Ateneo de Valencia.
Y, además, ofrece una sensación de quien está seguro de sí mismo [...] Podríamos decir que las líneas, las formas, los objetos han sido profundizados, llevados hasta la honda atmósfera enmarcada que no existe jamás en la realidad: el propio espíritu, la propia pasión, el fino cerebro del artista.» (1949, cit.
Regresó a París en 1950 y junto a Pascual Navarro, Mateo Manaure, Carlos González Bogen, Perán Erminy, Rubén Núñez, Narciso Debourg, Dora Hersen, Aimée Battistini y J. R. Guillent Pérez editaron, en marzo de 1950, la revista Los disidentes, alrededor de la cual se articuló un grupo artístico del mismo nombre.
En estas obras Otero se aleja del objeto y la representación para aislar la expresión pura de las líneas que ya estaban presentes en las cafeteras.
En 1951 participa en el Salón des Realités Nouvelles en París, viaja a Holanda y bajo los preceptos del Mondrian inicia sus Collages Ortogonales, barras horizontales y verticales que se entrecruzan sobre un fondo de color en una relación cromática serial.
Este año Otero es incluido en la representación venezolana a la XXXVIII Bienal de Venecia con 5 obras.
Con motivo del desacuerdo con los criterios manejados en la entrega de premios del XVIII Salón Oficial Anual de Arte Venezolano, en 1957, sostuvo una célebre polémica con el escritor Miguel Otero Silva defendiendo el abstraccionismo y la modernidad.
Lo único que subsiste es la aproximación a la forma plástica en superficies monocromáticas de naturaleza informalista y factura pastosa.
Fue nombrado vicepresidente del Instituto Nacional de Cultura y Bellas Artes, INCIBA, cargo que desempeñó hasta 1966.
Hasta ese momento las obras de Otero habían mantenido en su participación urbana una discreta fórmula bidimensional.
La Gobernación del Estado Bolívar creó, en 1971, el Salón Anual de Pintura Alejandro Otero.
Gracias a ella se incorporó al Centro de Estudios Visuales Avanzados del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) donde continuó sus investigaciones sobre las esculturas cívicas y sus nexos con la realidad natural (luz, viento, clima) para crear «enormes volúmenes en acero inoxidable, de aparente fragilidad, transparentes, con aspas en direcciones contrarias, cuerpos con movimientos internos y externos, torres astrales para una comunicación aún no codificada.
Las obras realizadas durante su permanencia en esta institución (maquetas para obra a escala cívica y doméstica) se expusieron en la Galería Conkright en 1972.
En los Coloritmos, Otero había incluido el blanco como color pero en los Tablones éste se vuelve elemento organizador.
En 1975 asistió como invitado especial a la XIII Bienal de Sao Paulo, Brasil, donde presentó un audiovisual con películas, 1000 diapositivas y 11 pantallas sobre sus investigaciones artísticas.
Con motivo del Bicentenario de los Estados Unidos, el Gobierno venezolano ofreció a este país la escultura Delta Solar.
La obra fue instalada en el patio de honor del Castello Sforzesco en Milán, lugar donde Leonardo proyectó realizar un monumento ecuestre a Ludovico Sforza.
En 1986 instaló en la Plaza La Democracia, en el Complejo Hidroeléctrico Raúl Leoni de Guri (hoy Simón Bolívar), Estado Bolívar, la Torre Solar, obra que, a juicio del artista, fue su obra más importante hasta ese momento (Anne de Blanco, 1986, p.28).
Con la asistencia de Ana Margarita Blanco experimentó con las posibilidades del diseño con computadora, cuyos resultados fueron publicados, dos años más tarde, en Alejandro Otero: Saludo al siglo XXI, libro que el artista dedicó como un tributo a los hombres de ciencia.
A esta institución museística donó, al año siguiente, treinta y tres obras para su colección.
La Gobernación del Estado Bolívar creó el Premio de Artes Plásticas Alejandro Otero.
Representó en 1991 a Venezuela en la XXI Bienal de Sao Paulo con 75 obras y le es otorgada una Mención Honorífica post mortem.
Dos de sus obras fueron restauradas e instaladas en la autopista Caracas-La Guaira: Abra solar y Los Cerritos, esta última realizada con Mercedes Pardo.