چشمهایش، شاخص ترین اثر بزرگ علوی است. این کتاب روایت یکی از دوستداران نقاش معروفی به نام “ماکان” است که به دنبال راز مرگ مشکوک استاد در تبعید است. در خلال داستان آقای ناظم همان دوستدار استاد حدس می زند که راز مرگ استاد در یکی از تابلوهای ایشان که به خط خود استاد “چشمهایش” نامیده شده و در شخصیت مدل این اثر نهفته است. پس از آن سعی می کند با پیدا کردن زن به تصویر کشیده شده در تابلو به این راز دست پیدا کند و برای این کار ناظم مدرسه نقاشی ای می شود که آثار ماکان در آن به نمایش در آمده است. در ادامه با پیدا شدن فرنگیس پرده از راز مرگ ماکان برداشته می شود.
بزرگ علوی در این رمان روش استعلام و استشهاد را به کار برده، روشی که چند اثر دیگر او را نیز شکل داده است. این شیوه بیشتر در ادبیات پلیسی معمول است. یعنی کنار هم نهادن قطعات منفصل یک ماجرای از دست رفته و ایجاد یک طرح کلی از آن ماجرا به حدس و قرینه. بدین ترتیب یک واقعه گذشته به کمک بازمانده‌های آن نوسازی می‌شود. نثر منظم و سیال نویسنده در قیاس با معاصرانش بسی امروزی می‌نماید. این کتاب از آثار معدود فارسی است که در مرکز آن یک زن با تمام عواطف و ارتعاشات روانی و ذهنی قرار گرفته است.
استاد ماکان نقاش بزرگ که یک مبارز سیاسی علیه دیکتاتوری رضا شاه است در تبعید درمی گذرد. یکی از آثار باقی‌مانده از او، پرده‌ای است به‌نام «چشمهایش»، چشم‌های زنی که گویا رازی را در خود پنهان کرده است. راوی داستان که ناظم مدرسه و نمایشگاه آثار استاد ماکان است، سخت کنجکاو است راز این چشم‌ها را دریابد. بنا بر این سعی می‌کند زن در تصویر را بیابد و از ارتباط او با استاد ماکان بپرسد. پس از سال‌ها ناظم زن مورد نظر را می‌یابد و در خانهٔ او با هم گفت‌وگو می‌کنند. زن به او می‌گوید که او دختری از خاندانی ثروتمند بوده است و به خاطر زیبایش توجه مردان بسیاری را جلب خود می کرده اما آن‌ها برای او سرگرمی‌ای بیش نبودند و تنها استاد ماکان بود که توجهی به زیبایی و جاذبه‌اش نداشته است.
زن برای جلب توجه استاد با تشکیلات مخفی سیاسی زیر نظر استاد همکاری می‌کند اما استاد نه فداکاری او را جدی می‌گیرد و نه احساسات و عشق او را درمی‌یابد. در آخر استاد توسط پلیس دستگیر می‌شود و زن به درخواست ازدواج رییس شهربانی که از خواستاران قدیمی او بوده‌است به شرط نجات استاد از مرگ پاسخ مثبت می‌دهد. استاد به تبعید می‌رود و هرگز از فداکاری زن آگاه نمی‌شود. در تبعید پردهٔ چشمهایش را می‌کشد، چشم‌هایی که زنی مرموز اما هوس‌باز و خطر ناک را نمایان می‌کند. زن می‌داند که استاد هرگز او را نشناخته است و این چشم‌ها از آن او نیست.