Борис Кустодиев. Групповой портрет «Мира искусства». Слева направо: И.Э. Грабарь, Н.К. Рерих, Е.Е. Лансере, Б.М. Кустодиев, И.Я. Билибин, А.П. Остроумова-Лебедева, А.Н. Бенуа, Г.И. Нарбут, К.С. Петров-Водкин, Н.Д. Милиоти, К.А. Сомов, М.В. Добужинский.
По своему «музыкальному происхождению» Черепнин принадлежит к поздней формации петербургской школы. В его творчестве рано проявилось импрессионистское начало, выраженное ярко и оригинально — в его балетах, имевших очень большой успех в Париже, в симфонических поэмах по мотивам русских сказок — «Зачарованное царство», «Сказка о рыбаке и рыбке», «Марья Моревна», «Сказка про царевну Улыбу», «Зачарованная птица, «Золотая рыбка». Влияние импрессионизма явно ощущается в романсах на стихи Бальмонта и некоторых фортепианных циклах, более всего в «Азбуке в картинках" с иллюстрациями Бенуа.
Черепнин первых двух десятилетий ХХ века — наиболее «чистый» представитель импрессионизма на русской почве. Кроме того, он — один из самых виртуозных мастеров оркестрового письма, что сказалось как в его собственных партитурах, так и в инструментовках произведений разных композиторов, сделанных им для балетных спектаклей, а также в его редакции неоконченной оперы Мусоргского "Сорочинская ярмарка". Хотя у Черепнина этого периода есть произведения, в которых продолжены традиции «Могучей кучки» и Чайковского.
После 1917 года композитор был вынужден покинуть Петербург; в 1918–1921 работал в Тифлисе ректором консерватории и дирижером оперного театра. С 1921 г. Черепнин жил в Париже, основал там Русскую консерваторию, гастролировал как дирижер во многих странах мира, с исполнением собственных произведений и сочинений русских авторов. Он писал и аранжировал балетную музыку для разных антреприз, в том числе для труппы Анны Павловой. С 1937 возглавлял попечительский совет издательства «М.П.Беляев в Лейпциге» и в этом качестве способствовал распространению за рубежом русской классической музыки и изданию новых произведений русских композиторов, вынужденных покинуть родину.
В позднем творчестве Черепнина выделяются две оперы на русские сюжеты: «Сват» по А.Н.Островскому (1929) и «Ванька-ключник» по Ф.К.Сологубу (1932) — тонкие и остроумные стилизации народного «лубочного», «балаганного» театра, но с использованием сложных приемов музыкального письма XX века. Черепнин зарекомендовал себя и как автор духовной музыки, индивидуально, в «петербургском стиле» преломляющий новые тенденции в этой области. Еще в Петербурге он создал две Литургии и Утреню. Для парижского Сергиевского подворья он написал ряд обработок древних распевов для мужского хора без сопровождения, а также духовную ораторию «Хождение Богородицы по мукам» для солистов, хора и оркестра по мотивам древнеславянского апокрифа, один из самых высоких образцов данного жанра на русской почве.
Среди оркестровых сочинений Черепнина (2 симфонии, Симфониетта памяти Н. Римского-Корсакова, симфоническая поэма «Судьба» по Э. По, Вариации на тему солдатской песни «Соловей, соловей, пташечка», Концерт для фортепиано с оркестром) наиболее интересны его программные сочинения: Симфонический прелюд «Принцесса Греза» (по Э. Ростану), симфоническая поэма «Макбет» (по В. Шекспиру), симфоническая картина «Зачарованное царство» (по сказке о Жар-птице), Драматическая фантазия «Из края в край».
Из прочих сочинений Черепнина следует назвать его Струнный квартет, квартет для четырех валторн и другие ансамбли для различных составов. Черепнин также отредактировал и представил к исполнению раннюю русскую оперу XVIII века «Мельник-колдун, обманщик и сват» М. Соколовского и Е. Фомина. Он автор около 100 романсов.
Умер Черепнин под Парижем 26 июня 1945. Долгие десятилетия имя выдающегося композитора не появлялось на театральных и концертных афишах, сочинения его не издавались — в этом его судьба не отличалась от судеб многих русских художников, после революции оказавшихся за рубежом. Сейчас творчество композитора наконец заняло подобающее ему место в истории отечественной музыкальной культуры. Изданы несколько симфонических партитур, Сонатина ор. 61 для духовых, ударных и ксилофона и книга его мемуаров,
Обретает свою сценическую историю на родине шедевр Н. Черепнина и М. Фокина — балет «Павильон Армиды». С 1994 года начались постановки балета в хореографии Никиты Долгушина. Он поставил балет в Санкт-Петербурге, в Музыкальном театре консерватории, затем в 1999 году перенёс свою постановку на сцену Самарского театра оперы и балета. В октябре 2012 его постановка была в том же Самарском театре возобновлена Кириллом Шморгонером при активном участии историка моды Александра Васильева, утверждавшего максимальную идентичность костюмов.