Il primo studioso a classificare la pittura pompeiana è stato, l'archeologo tedesco August Mau che la distinse in quattro stili.

Il primo stile, riferito al periodo che va dal III al I sec a.C., di origine greca, detto stile strutturale o a incrostazione, era un'imitazione in stucco, spesso anche a rilievo, della tecnica definita opus quadratum, utilizzata per rivestire di marmi le pareti esterne degli edifici pubblici e religiosi in stile dorico. Esempi significativi di questo stile si trovano nella Casa del Fauno a Pompei e nella Casa Sannitica ad Ercolano.

Il secondo stile, descritto in maniera dettagliata da Vitruvio, detto stile architettonico, fu introdotto nel I sec. a.C., e rielaborava alcuni elementi dello stile precedente. Ispirato alla scenografia del teatro di tipo ellenistico-romano, ripartito in una parte bassa a forma di podio, su cui poggiavano nella parte centrale della parete finte strutture murali, colonne, edicole, megalografie con personaggi rappresentati a grandezza naturale o ad una scala leggermente più piccola, elementi floreali e animali, e vedute in prospettiva con realismo illusionistico dall'effetto finale di un trompe l'oeil. Esempi di II stile si trovano nel triclinio della Villa di Oplonti, nella Villa dei Misteri, e negli affreschi provenienti dalla Villa di Boscoreale, ora conservati  al Metropolitan Museum di New York e al Museo Archeologico di Napoli. 

Negli ultimi anni del I sec. a.C. sotto il principato di augusto con il terzo stile, detto stile pompeiano o ornamentale, prende sopravvento il decorativismo. Sparisce l'illusione prospettica, sostituita da fondi a tinta unita, solitamente in nero, rosso o bianco, con al centro pitture miniaturistiche raffiguranti scene di vario tipo, per lo più mitologiche, racchiuse in edicole o quadretti detti pinakes. Le pareti erano concepite come piani suddivisi con in basso uno zoccolo, diviso dalla parte mediana, tramite una predella con fregi variamente decorati. Tipici erano i candelabri, i tralci vegetali e i tirsi. A Pompei se ne conservano solo una cinquantina di esempi poiché la maggior parte del materiale che appartiene al III stile è andata perduta. Alcuni tra gli esempi più belli del terzo sitile si possono ammirare nella Casa dei Vetti e nella Casa di Lucrezio Frontone. 

A partire dall'età Claudia si sviluppa il quarto stile, definito stile fantastico, che nella sua prima fase vede il ritorno degli elementi architettonici del II stile, rielaborati con illusionismo di tipo fantastico. Scene di carattere eroico-mitologico e figure allegoriche, dipinte con colori più caldi e raffiguranti elementi accessori in colore giallo oro. Nel periodo flavio, quindi negli ultimi anni di vita della città di Pompei, compaiono vere e proprie scenografie e grandi paesaggi. E' la decorazione più diffusa a nell'area vesuviana, visto che molte abitazioni furono ridecorate dopo il violentissimo terremoto del 62 d. C. La Casa del Poeta Tragico, quella dei Vetti e del Menandro a Pompei, il Sacello degli Augustali e la Casa dei Cervi ad Ercolano presentano alcuni dei più begli esempi di decorazioni in quarto stile.