В искусстве Чемесова отчетливо проявились идеи классицизма, что прежде всего нашло отражение в композиционном построении и характере обрамлений. Гравер умело перерабатывал барочные оригиналы, добиваясь большей цельности и ясности образа, более четкой характеристики изображенного лица. Он считался одним из лучших рисовальщиков своего времени, помимо гравюры также занимался живописью. Однако, рисунки и живописные работы мастера в настоящее время почти не известны.

Ряд портретов существуют в нескольких состояниях, отличающихся посвятительными надписями или деталями. Таковы портреты Петра I с картины Ж.-М. Натье (1759, 2 состояния), Екатерины II с картины П. Ротари (1762, 5 состояний), Г. Г. Орлова с работы Ж. Девелли (1764, 2 состояния), К. Е. Сиверса с портрета Ротари (1764, 2 состояния). Причем присутствие той или иной надписи во многом определяет коллекционную ценность произведения: среди них встречаются как достаточно редкие (например, портрет Екатерины II с посвящением на греческом языке), так и более распространенные. Известны также пробные отпечатки (до подписей или надписей) и поздние оттиски XIX века, которые, как правило, печатались с уже стершейся доски и потому отличаются меньшей интенсивностью тона по сравнению с более ранними листами.

При этом даже в поздних оттисках произведения Чемесова ценятся чрезвычайно высоко. В 1878 известный исследователь и коллекционер гравюры Д. А. Ровинский издал альбом «Русский гравер Чемесов». К нему прикладывались репродукции его портретов, выполненные гелиографическим способом А. Скамони, внешне мало отличающиеся от отпечатков с досок Чемесова. На современном антикварном рынке такие гелиогравюры иногда встречаются в качестве подлинных оттисков (некоторые из гелиогравюр незначительно отличаются от офортов Чемесова размерами доски).

Произведения Чемесова находятся во многих музейных и частных собраниях, в том числе в Государственном Русском музее, Государственном Эрмитаже, ГМИИ им. А. С. Пушкина, Государственном Историческом музее, Государственной Третьяковской галерее и других.