Sammen med kompanjongen Arne Eide var Christian Morgenstierne en av de mest markante og produktive arkitektene i Norge i første halvdel av 1900-tallet. De fleste av deres bygg ble oppført i Oslo-området, men også ut over landet gjorde de seg bemerket som bolig-, institusjons- og industriarkitekter.
Morgenstierne var utlært murer og studerte arkitektur ved Den kgl. Tegneskole i Kristiania 1895–98. Den ledende lærer for arkitektene på denne tiden var Herman Major Schirmer, som la vekt på studier av den norske byggeskikken og britisk arkitektur i opposisjon til den rådende sveitserstil. Morgenstierne deltok på Schirmers studie- og oppmålingsreise til Heidalen 1898. Tegneundervisningen i Kristiania ble etterfulgt av studier ved Technische Hochschule i Charlottenburg, Berlin 1898–1900, og statseksamen ved universitetet i Champaign i Illinois, USA 1904. Morgenstierne arbeidet fire år som arkitekt i Berlin etterfulgt av fem år i Chicago, før han 1909 etablerte egen arkitektpraksis sammen med Arne Eide i Kristiania.
Morgenstierne og Eide opparbeidet raskt en omfattende virksomhet, ikke minst som resultat av premier i arkitektkonkurranser. Deres bygg er preget av nybarokk med klassiserende trekk. Impulsene kom fra samtidig britisk og tysk arkitektur. Formspråket er tett, nærmest butt, med store tak (oftest mansardtak eller valmet), kraftig murverk prydet med murte lisener eller kvadrer, enkelte steder med innslag av naturstein som dekorative elementer. De forholdsvis store vindusåpningene er inndelt med sprosseverk. Eksponenter for denne arkitekturen er Røde Kors klinikk, Bestum skole og Torggata bad, alle i Oslo. Dessverre ble de gjennomførte interiørene i badet, preget av keramiske fliser, mosaikk og mahogny, ødelagt da bygningen ble tatt i bruk til andre formål i 1980-årene. Til den samme arkitektoniske gruppen hører Gabelshus hotel, Bredtvedt lærehjem (nå kvinnefengsel) og Bærum sykehus' eldste del. Et karaktertrekk er oppdelingen av de store bygningene i mindre enheter som markeres med sprang, lenkes sammen av sylindriske former eller murpartier ved porter og innkjørsler – grep som gir bebyggelsen et malerisk preg.
Morgenstierne og Eide var aktive boligarkitekter og gav ikke bare form til påkostede eneboliger under jobbetiden, men utførte i høy grad også oppgaver med et sosialt formål. Således var de arkitekter for Egne hjem-kolonien, den såkalte Arctanderbyen, på Ekeberg i Kristania, et av de første anlegg i Norge av denne typen, Hasleby arbeider- og funksjonærboliger for A/S Freia sjokoladefabrikk og losjihus for menn i Markveien. Villaen for N. O. Fearnley i Kristinelundveien 20 eksemplifiserer de velutstyrte eneboligene. Morgenstiernes egen bolig inngår i en gruppe større villaer i tre og mur i Abbedisvingen, som alle viser de samme karakteristiske trekkene.
Industriutbyggingen, særlig på Vestlandet, gav dem betydelige oppgaver innen regulering og fabrikkanlegg med tilhørende boligbygging. Eksempler er bygninger for Raufoss Ammunisjonsfabrikk, regulering av Sunndalsøra for A/S Aura og utbyggingen i Høyanger i Sogn.
I 1930-årene skiftet Morgenstierne og Eides arkitektur karakter. De forlot de tette bygningskroppene for et art deco-påvirket formspråk i Folketeaterbygningen (senere Den norske Opera) ved Youngstorget i Oslo (1929–35). Hovedkontoret for Akers Sparebank i Grensen i Oslo viser en videreutvikling inn i funksjonalismen. Her behersker arkitektene modernismens linjeføring, mens mesterlig bruk av teglstein og kobber, som bidrar vesentlig til byggets karakter, peker mot en eldre tradisjon.
Christian Morgenstierne engasjerte seg sterkt i faglige spørsmål også ut over sin arkitektpraksis. Han var Norges delegat ved boligkongresser i Wien 1910 og Haag 1914, var medlem av Kristiania kommunes bolignødkomité 1910–11 og i en departemental komité for revisjon av bygningsloven 1914. Morgenstierne var formann i Norsk byplanforening 1926–34, Aker skjønnhetsråd 1924–33 og Oslo Arkitektforening 1926–34. Han ble utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden 1948 og var innehaver av Polyteknisk Forenings hederstegn. Sammen med Arne Eide mottok han Sundts premie 1918 (for villaen i Kristinelundveien 20) og Houens fonds diplom 1923 (for losjihus for menn i Markveien 57).