Ông là thành viên Hội Kiến trúc Sư Pháp SADG (Société des Architectes Diplômés par le Gouvernement) từ năm 1955 và là thành viên Kiến trúc sư Đoàn Việt Nam từ năm 1958. Năm 1962, ông là người châu Á đầu tiên trở thành Viện sĩ Danh dự của Viện Kiến trúc Hoa Kỳ (H.F. A.I.A.) đồng lúc với một số kiến trúc sư danh tiếng cùng thời như J.H. Van den Broek, Arne Jacobsen, Steen Eiler Rasmussen, Hector Mestre, Amancio Williams, Hernan Larrain-Errazuriz, Emilio Duhart H., Jerzy Hryniewiecki và John B. Parkin.
Sau năm 1975, Ông là cố vấn Ban Chấp hành Hội Kiến trúc sư Việt Nam, và cũng là cố vấn Ban Chấp hành Hội Kiến trúc sư TP HCM các nhiệm kỳ I, II, III, và IV.
Con trai của KTS Ngô Viết Thụ – KTS Ngô Viết Nam Sơn chia sẻ về người cha đáng kính: “thiết kế của KTS Ngô Viết Thụ thể hiện quan niệm kiến trúc Việt Nam hiện đại, không sao chép các chi tiết của kiến trúc cổ điển, nhưng vẫn hài hòa và mang bản sắc văn hóa dân tộc, hoàn toàn đi theo hướng khác với các đóng góp thiết kế dinh của các KTS danh tiếng cùng thời, trong đó đa số hoặc theo xu hướng kiến trúc cổ điển Pháp hoặc mang nặng ảnh hưởng kiến trúc tôn giáo và cung đình.
Dinh Thống Nhất đánh dấu sự khởi đầu cho phong cách kiến trúc mang dấu ấn riêng của KTS Ngô Viết Thụ sau này trong các công trình Đại học Nông nghiệp Thủ Đức, Trụ sở Hàng không Việt Nam, Tổ hợp Khách sạn Hương Giang I và II… Trong các tác phẩm của ông, các yếu tố mỹ thuật và kỹ thuật luôn mang tính đổi mới và sáng tạo, nhưng điều quan trọng hơn, mỗi tác phẩm đều ẩn tàng một bản sắc độc đáo và triết lý sâu sắc.
Kiến trúc Định dạng hình chữ T, là một trong bộ ba kết hợp thành tên của kiến trúc sư Ngô Viết Thụ bao gồm Dinh Độc Lập – Chợ Đà Lạt – Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
Dinh Độc Lập là công trình đầu tay của ông khi vừa tốt nghiệp ở phương Tây trở về. Tuy nhiên, nhìn tổng thể, ông không thiết kế cứng nhắc theo phong cách kiến trúc hiện đại phương Tây mà có sự kết hợp nhuần nhuyễn với kiến trúc Á Đông, đặc biệt là kiến trúc truyền thống Việt Nam. Theo đó, mọi sự xếp đặt từ bên trong nội thất cho đến tiền diện bên ngoài, tất cả đều tượng trưng cho triết lý cổ truyền, nghi lễ phương Đông và cá tính của dân tộc, kết hợp hài hoà với nghệ thuật kiến trúc hiện đại. Toàn thể bình diện của dinh làm thành hình chữ “Cát”, có nghĩa là tốt lành, may mắn. Vẻ đẹp kiến trúc của dinh còn được thể hiện bởi bức rèm hoa đá mang hình dáng những đốt trúc thanh tao bao xung quanh tầng 2. Trong dinh, tất cả các đường nét kiến trúc đều dùng đường ngay sổ thẳng.
Chợ Đà Lạt được khởi công từ năm 1958 theo đồ án thiết kế ban đầu của KTS Nguyễn Duy Đức, khi đó KTS Ngô Viết Thụ vẫn chưa về nước. Đến năm 1959 có ý kiến cho rằng cần có sự gắn kết giữa khu Chợ Mới và Chợ Cũ nên KTS Ngô Viết Thụ vừa mới từ Pháp trở về được giao trọng trách này. Khi đó, do thiết kế cũ của chợ vẫn được hoàn tất, KTS Ngô Viết Thụ đã sửa đổi, thêm khu nhà phía sau, thêm cây cầu đi bộ nổi tiếng bắc từ khu Hòa Bình qua tầng lầu của chợ mới.
Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh sở hữu khuôn viên gần 120 ha. Công trình được KTS Ngô Viết Thụ thiết kế vào đầu thập niên 1970 và được khởi công xây dựng vào ngày 20/2/1970. Mặt tiền của tòa nhà Phượng Vỹ được KTS thiết kế theo những đường nét của chữ Nông theo Hán tự với mỹ ý luôn nhắc nhở chúng ta Vụ Nông Vi Bản lấy nông nghiệp làm gốc.
Dấu ấn của KTS Ngô Viết Thụ còn thể hiện qua nhiều đóng góp quan trọng của ông khi cùng chia sẻ với Nguyên Thủ tướng Võ Văn Kiệt, về việc quy hoạch phát triển tại Việt Nam, đặc biệt là cho Vùng Đô thị Hà Nội, Vùng Đồng bằng Sông Cửu Long, Vùng Đô thị TP HCM, bao gồm quy hoạch các khu đô thị vệ tinh như Khu Đô thị Đại học Thủ Đức và Khu Hội chợ Quốc tế Thủ Đức.
Ông ủng hộ định hướng mở rộng phát triển TP HCM về các phía, nhưng đặc biệt lưu ý chúng ta cần phải gia tăng nhiều hơn hạ tầng không gian xanh và kênh rạch khi phát triển về phía vùng đất thấp như Nam Sài Gòn và tiến ra biển.