Les années 1920, furent celles consacrées à l’aquarelle, le dessin et l’eau forte. Initié à la gravure, il en exécuta plus de 2000 comprenant des études de nus, des natures mortes, des portraits et de nombreux paysages.
En 1928, il fit un voyage en Amérique où il rencontra un vif succès. En 1933, il reçut le Prix de la fondation Carnegie de Pittsburgh, suivit, en 1934, du Prix de la Biennale de Venise. Chicago puis de nouveau Londres lui apportèrent les mêmes succès.
En novembre 1941, il fit partie de la délégation d'artistes invités par l'Institut allemand dans le cadre de la politique culturelle du Troisième Reich.
Elu membre de la Royal Academy de Londres en 1947, puis membre associé de l’Académie royale de Belgique en 1948, Segonzac ne cessa d’exposer : Paris, Bâle, Genève, Londres, Lausanne …
Tout au long de sa vie, il illustra des livres. Parmi les plus célèbres illustrations d’ouvrages, La Treille Muscate de Colette (1932), ou Les Géorgiques de Virgile (1944-1947), Les Croix de Bois de Roland Dorgelès, etc.. Ce fut d’ailleurs vers cet art qu’il se tourna principalement après la Seconde Guerre mondiale.