พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงโปรดที่จะออกแบบและประดิษฐ์สิ่งของส่วนพระองค์มาตั้งแต่ยังทรงพระเยาว์ ครั้งยังประทับที่ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ โดยภายในพระตำหนักวิลล่าวัฒนา จะมีห้องทรงงานเกี่ยวกับการช่าง โดยมีอุปกรณ์และเครื่องมือช่างไม้อย่างครบถ้วน ในครั้งนั้น ทรงเริ่มประดิษฐ์ของเล่นส่วนพระองค์ เช่น เครื่องร่อน เรือจำลอง เรือบินไม้ เรือรบหลวงศรีอยุธยาจำลอง เครื่องบิน เป็นต้น
เมื่อทรงประดิษฐ์ของสิ่งใดจะทรงคำนึงถึงทั้งด้านความสวยงามและประโยชน์ในการใช้งานควบคู่กันไป เช่น หีบไม้ฝีพระหัตถ์ ที่ทรงดัดแปลงกลายเป็นชุดฝีมือช่างชั้นเยี่ยม
ในช่วงต่อมา หลังจากเสด็จขึ้นครองราชย์และเสด็จนิวัตพระนครเป็นการถาวร พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงกีฬาเรือใบอยู่สม่ำเสมอ และทรงสนพระราชหฤทัยที่จะออกแบบ และต่อเรือใบด้วยพระองค์เอง และทรงนำเรือใบฝีพระหัตถ์นี้เข้าร่วมแข่งขันหลายรายการ ทั้งในและต่างประเทศ โดยได้รับรางวัลชนะเลิศหลายครั้ง
ในระยะหลัง เมื่อทรงมีพระราชภารกิจเพิ่มมากขึ้น พระองค์ก็จะทรงเน้นที่จะประดิษฐ์และออกแบบเพื่อประโยชน์โดยส่วนรวม ทรงผนวกเทคโนโลยีสารสนเทศเข้ากับงานศิลปะและการออกแบบ โดยเฉพาะเมื่อเริ่มทรงงานด้วยคอมพิวเตอร์ ทรงออกแบบ ส.ค.ส. พระราชทานพรปีใหม่ให้พสกนิกรตั้งแต่พุทธศักราช ๒๕๓๐ เป็นต้นมาจนถึงปัจจุบัน เป็น ส.ค.ส.ที่มีพัฒนาการ และร่วมสมัยกับเหตุการณ์บ้านเมือง นอกจากนี้ยังทรงประดิษฐ์ตัวอักษร ตราสัญลักษณ์ และตำราฝนหลวงเพื่อใช้ในการดำเนินโครงการต่างๆ
งานออกแบบนี้แสดงให้เห็นถึงพระปรีชาสามารถที่รวมทั้งด้านวิชาการ ศิลปะ วรรณศิลป์ และเทคโนโลยีสารสนเทศเข้าด้วยกัน อันเป็นคุณลักษณะเฉพาะของศิลปินชั้นเยี่ยมแห่งยุคสมัยนี้