Elle se livre également à l'illustration d'œuvres littéraires, toutes rédigées par des plumes féminines, textes des poétesses Marie Noël et Marceline Desbordes-Valmore, et Lettres d'amour de la Religieuse Portugaise de Mariana Alcoforado(1948).
L'œuvre de Pauline Peugniez est également profane. Ses sujets favoris sont les paysages (provençaux et toscans, notamment) et les scènes de la vie familiale. Très influencée par son maître Maurice Denis, sa technique est basée sur les rapports de valeurs, inscrivant sur chaque partie de son croquis des numéros allant de 1 à 10, du plus clair au plus sombre. Sa peinture est présentée au Salon de la Société nationale des beaux-arts, au Salon des Tuileries et régulièrement au Salon d’Automne à partir de 1920. Elle est l'auteur de la grande fresque du transept gauche de l'église Saint-Ferdinand-des-Ternes qui représente l'ordination, le mariage et l'extrême-onction.
Elle participe aux expositions de groupe organisées par la Société des Femmes Artistes Modernes (FAM), créée en 1931 par Marie-Anne Camax-Zoegger. Elle est présente sur la liste des artistes de l'exposition de 1935 à la Galerie Bernheim-Jeune ainsi qu'à l'exposition des Rosati de France, aux côtés d'Edmond Aman-Jean, André Derain, Marcel Gromaire, Henri Le Sidaner, Jacques Lestrilleet Henri Matisse, à la Galerie Durand-Ruel en 1936
Une rétrospective de quelques-unes de ses œuvres eut lieu au Salon d'Automne en 1990.
Pauline Peugniez est nommée chevalier de la Légion d'honneur le 31 octobre 1938