Некоторое время художник работал в содружестве с Андре Дереном. Они сняли мастерскую на острове Шату на Сене, образовав на ее основе так называемую «школу Шату». Дерен познакомил Вламинка с Анри Матиссом. Вместе с другими художниками – Ж. Браком, Р. Дюфи, О. Фриезом они составили ядро нового направления в живописи, получившего название «фовизм». Произошло оно от реплики, брошенной в их адрес известным парижским критиком Луи Вокселем. Увидев их работы на выставке Осеннего салона 1905 г., и в частности картину Вламинка «Цирк», он так был поражен цветовой гаммой, тяготеющей к золотисто-красным цветам, и замкнутостью живописного пространства полотен, что сравнил его с клеткой для диких зверей, а самих художников назвал «фов» – «дикими».
В своих ландшафтах и пейзажах Вламинк, так же как и другие фовисты, подчинял форму цвету. Он писал их практически без контуров, как бы освобождая цвет, и отказывался от традиционного перспективного построения картин. Первая его работа была показана широкой публике в 1904 г. в галерее Берты Вейль. А уже в 1905–1906 гг. он представил на выставки в Осеннем салоне и Салоне «Независимых» целую серию пейзажей, состоявших из чистых, неразрывных цветовых плоскостей. Внимание зрителей особенно привлекли картины «Оливковые деревья» (1905 г.) и «Ландшафт с красными деревьями» (1906 г.), после которых к нему пришла известность и, как следствие ее, материальное благосостояние. Многие из картин Вламинка были в 1906 г. куплены Амбруазом Волларом, известным владельцем художественной галереи. Он же в следующем году организовал первую персональную выставку художника.
В это же время Вламинк знакомится с творчеством Поля Сезанна, под влиянием которого вырабатывает свой собственный стиль, отличающийся упрощенной геометризованной трактовкой изображаемых предметов, использованием ярких контрастных цветов. Примером может служить пейзаж «Шату», написанный в 1907 г., и более позднее произведение – «Дом с навесом» (1920 г.). Одновременно у художника проявляется интерес к кубизму. Произведения кубистов способствовали новому стилистическому повороту в его творчестве: в работах предвоенного периода построение композиции становится более уравновешенным и стабильным. Теперь в картинах Вламинка больше доминируют прерывистые синие и зеленые тона, а плоскость и пространство унифицируются. В этой манере выполнен им знаменитый «Автопортрет» (1910 г.).