Er ist bekannt für seine mitreißenden Darbietungen, die gleichzeitig kraftvoll virtuos, fantasievoll und atemberaubend schön sind. Als einer der führenden Interpreten französischer Musik umfasst sein umfangreiches Repertoire bedeutende Werke wie das gesamte Klavierwerk von Ravel, Liszts Etüden und Années de pèlerinage sowie Messiaens Vingt regards sur l'enfant-Jésus. Gleichzeitig hat der französische Pianist eine tiefe Leidenschaft für die Neue Musik und hat mit Komponisten wie Pierre Boulez, Henri Dutilleux, György Kurtág, Thomas Adès, Bryce Dessner und Michael Jarrell zusammengearbeitet.

Chamayou konzertiert auf höchstem Niveau und tritt regelmäßig in den renommiertesten Konzertsälen und Festivals der Welt auf, von der Philharmonie de Paris, der Wigmore Hall, dem Théâtre des Champs Elysées, der Elbphilharmonie, der Berliner Philharmonie und dem Concertgebouw Amsterdam bis hin zum Lucerne Festival, den Salzburger Festspielen, dem New Yorker Mostly Mozart Festival und der Suntory Hall Tokyo. Er ist mit den besten Orchestern der Welt aufgetreten, darunter das New York Philharmonic, das Cleveland Orchestra, das Gewandhausorchester Leipzig, das Orchestre de Paris, das London Philharmonic Orchestra, die Staatskapelle Berlin, die Wiener Symphoniker, das Tonhalle-Orchester Zürich, das Orchestra dell'Accademia Nazionale di Santa Cecilia und das NHK Symphony Orchestra, außerdem hat er die Bühne mit Pierre Boulez, Semyon Bychkov, Philippe Herreweghe, François-Xavier Roth, Herbert Blomstedt, Sir Antonio Pappano und Elim Chan geteilt.

In dieser Saison wird Chamayou unter anderem mit dem London Symphony Orchestra und François-Xavier Roth, dem NDR Elbphilharmonie Orchester und Pablo Heras-Casado, dem Gewandhausorchester Leipzig und Lorenzo Viotti, dem SWR Symphonieorchester und Brad Lubman, der Tschechischen Philharmonie und Semyon Bychkov, dem Orchestre de Paris und dem Orchestre Philharmonique de Radio France auftreten. Auch mit seiner regelmäßigen Kammermusikpartnerin, der Cellistin Sol Gabetta, konzertiert er regelmäßig.

Im Juni 2022 wird Chamayou seine neue Aufnahme von Messiaens Meisterwerk Vingt Regards sur l'enfant-Jésus (Erato) veröffentlichen. Er führt das gesamte Werk im Pariser Théâtre des Champs-Elysées, in La Roque d'Anthéron und beim Festival Ravel auf, dem großen neuen Festival im französischen Baskenland, dessen künstlerischer Leiter Chamayou ist. 

2019 gewann Bertrand Chamayou den Gramophone Award für die Aufnahme des Jahres für sein Saint-Saëns-Album bei Erato, für die er exklusiv tätig ist. Zu seiner mehrfach preisgekrönten Diskografie gehören auch Ravels Gesamtwerk für Klavier, das 2016 mit dem ECHO Klassik ausgezeichnet wurde, und Liszts Années de pèlerinage, das bei den Victoires de la Musique Classique als Album des Jahres ausgezeichnet wurde. Er ist der einzige Künstler, der viermal mit dem prestigeträchtigen Victoires de la Musique Classique ausgezeichnet wurde.

Er wird das Klavierkonzert in G-Dur von Maurice Ravel beim Konzert Prokofiev Ravel am 4. Oktober interpretieren, unter der Leitung von Aziz Shokhakimov.