Peintre au talent extrêmement précoce, Domergue, alors âgé seulement de 17 ans, exposa au Salon des Artistes Français dès 1906. En 1913, il est Second Prix de Rome, médaille d’or du Salon en 1920, puis expose Hors-Concours.

Tout d’abord remarqué pour ses paysages qu’il peint avec une grande facilité, c’est à partir des années 1920 que s’opère le tournant décisif de sa carrière. Il devient alors le peintre de « la Parisienne ». Domergue va inventer un nouveau type de femme, mince, désinvolte, gracile, toujours élégante, et dont les grands yeux regardent le monde avec envie, du haut d’un cou étiré. « Je suis l’inventeur de la pin-up » déclarera-t-il plus tard. Il peindra environ 3 000 portraits.