Płótno w kształcie pionowego prostokąta prawie w całości wypełnia postać nastoletniej już zapewne dziewczynki ubranej w długą, jaskrawo czerwoną suknię o prostym fasonie, z ogromnymi, bufiastymi rękawami do łokcia, ściągniętymi wstążką i z dużą kokardą przy rękawie z lewej strony. Na jasnej, subtelnie zaróżowionej twarzy dziewczynki zaakcentowane są delikatnie czerwone usta, układające się w dyskretny uśmiech, najbardziej jednak zwracają uwagę wielkie orzechowe oczy, wpatrujące się uparcie w odbiorcę. Złote, lekko falowane włosy opadają na lewe ramię dziewczynki, zaś jej czoło zakrywa grzywka. W prawej ręce, układającej się na fałdach sukni wzdłuż ciała, dziewczynka delikatnie zaciska białą chusteczkę, lewą natomiast wspiera się o oparcie krzesła, które częściowo tylko odsłania się dla oka widza. Krzesło i dwa kwiaty sterczące na łodydze w prawym górnym rogu obrazu są jedynymi obiektami w obrębie płótna poza dziewczynką. Najprawdopodobniej portretowana stoi przy stole, na którym znajduje się wazon z kwiatami, tego jednak nie widzimy i pozostaje to wyłącznie kwestią domysłów.
Ze względu na częściowo tylko ujęte w ramach obrazu elementy z prawej strony, czyli krzesło i kwiaty, należy kompozycję obrazu uznać za otwartą. Jest to kompozycja asymetryczna, z przewagą elementów z lewej strony, chociaż wyraźnie zmierza ona ku symetrii. Obraz jest zdecydowanie statyczny, ze względu na portretowy charakter – widać, że dziewczynka pozuje. Jest to kompozycja z jedną figurą, dziewczynką stojącą en face, ujętą w proporcjach 3/4, od kolan. Cała kompozycja jest dwuplanowa – na pierwszym planie znajduje się portretowana z krzesłem, odcinając się dość wyraźnie od tła, które stanowi plan drugi. Dominującymi kierunkami na obrazie są kierunki wertykalne, które wyznaczają przede wszystkim fałdy sukni, opadająca ręka i włosy oraz oparcie krzesła. Przełamują je nieliczne kierunki horyzontalne wyznaczone przez rękę wspierającą się na oparciu krzesła, grzywkę dziewczynki oraz dekolt jej sukni.
Na portrecie zdecydowanie dominują ciepłe barwy: czerwień, złociste ugry, beże, brązy, z żółtawo-zielonym tłem. Jak widać więc gama barwna jest stosunkowo wąska. Barwy są najczęściej złamane, stonowane. Wyjątek stanowi czerwona suknia, której kolor jest intensywny, czysty i sprawia, iż jest to bardzo wyraźna dominanta kolorystyczna obrazu.
Modelunek światłocieniowy na obrazie jest subtelny i miękki. Światło jest rozproszone, pada z prawej strony, nieco od góry, oświetlając jasno elementy po prawej, pozostawiając w mroku lewą stronę, zwłaszcza w dolnych partiach obrazu. Źródło światła znajduje się poza obrazem.
Ze względu na statyczny charakter kompozycji obraz tchnie spokojem. Miękki modelunek światłocieniowy i lekko zatarte kontury postaci przypominają nieco sfumato Leonarda, nadając młodej modelce jeszcze bardziej delikatnego wyglądu. Pomimo tego, iż portret jest wyraźnie upozowany, dziewczynka wygląda bardzo naturalnie, jej gesty są niewymuszone, a mimika swobodna. Wielkie, brązowe oczy dziewczynki, wyglądające wręcz nienaturalnie, wskazują na wyraźną próbę indywidualizacji postaci przez artystę, a bardzo delikatny, nieco tajemniczy uśmiech dodatkowo intryguje odbiorcę. Najsilniejszym środkiem ekspresji jest tutaj czerwona barwa sukienki, która w kontraście ze stonowanym tłem i twarzą portretowanej nie tylko zwraca uwagę, ale niemal drażni odbiorcę.
Realistyczne przedstawienie postaci, pozbawione deformacji, tak bardzo modnych w okresie, w którym Pankiewicz malował „Dziewczynkę w czerwonej sukni”, gładka faktura płótna i w większości stonowana kolorystyka, a także zastosowanie tradycyjnej perspektywy linearnej zbliżałyby obraz do dzieł sprzed rewolucji cezannowskiej. A jednak niepokojący czerwony kolor sukni dziewczynki nie pozwala myśleć w ten sposób o obrazie. Zastosowanie tak mocnego akcentu kolorystycznego nosi znamię przemian z przełomu wieku. Czerwona suknia, wyraźne zwrócenie uwagi na naturalne piękno dziewczynki, z pewnością nieprzypadkowy, dekoracyjny motyw florystyczny w rogu obrazu w pewien sposób antycypują pewnie secesję, która nie osiągnęła jeszcze swej szczytowej formy w momencie, gdy powstawał obraz Pankiewicza. Z drugiej jednak strony daleko „Dziewczynce w czerwonej sukni” do skrajnie dekoracyjnych dzieł Alfonsa Muchy. Jeszcze jeden powód sprawia, że nie można pomylić się w datowaniu obrazu Pankiewicza na początek XX wieku – temat. W tym okresie zauważa się w sztuce Polskiej szczególne zainteresowanie postacią dziecka, które zostaje przez artystów zdecydowanie bardziej zindywidualizowane, w porównaniu do przedstawiań z wcześniejszych epok. Świadczy o tym oczywiście dzieło Pankiewicza, ale też bardzo popularne pastele Wyspiańskiego czy też inny słynny portret, „Dziewczynka z chryzantemami” Olgi Boznańskiej. „Dziewczynka w czerwonej sukni” okazuje się więc nie odbiegać od obowiązujących w momencie powstania trendów, przy czym odznacza się dużą indywidualnością i pozostaje w dorobku Pankiewicza jednym z najbardziej charakterystycznych dla jego twórczości dzieł.