Son œuvre se distingue par l’utilisation de parchemin, de motifs japonisants et d’une esthétique inspirée de l’Orient, bien qu’il n’ait jamais voyagé hors d’Europe. Il remporte une médaille d’argent à l’Exposition universelle de 1900 à Paris et triomphe à Turin en 1902, où il présente notamment une chambre baptisée “Escargot”, reproduisant les différentes parties de la coquille de ce gastéropode.
Carlo Bugatti est également le père de deux artistes célèbres : le sculpteur animalier Rembrandt Bugatti et le constructeur automobile Ettore Bugatti. Il s’installe en France en 1910, à Pierrefonds, où il ouvre un atelier, et devient même maire du village pendant la Première Guerre mondiale. Il passe ses dernières années près de l’usine Bugatti à Molsheim, en Alsace, où il décède le 31 mars 1940.