Koen van Velsen is architect van een rijk en gevarieerd oeuvre over een periode van vijftig jaar: van cultuur tot woningbouw, van zorg tot educatie, van infrastructuur tot kantoren, van stedenbouw tot landschap en van nieuwbouw tot restauratie, renovatie en transformatie.

Ieder ontwerp van Koen van Velsen is altijd een specifieke oplossing passend bij de locatie, het programma, het budget en de wensen van de gebruikers en de opdrachtgever. Centraal staan de kwaliteit van de ruimte en de beleving van de architectuur. Koen van Velsen hecht waarde aan architectonische vakmanschap en gebouwen die zorgvuldig zijn uitgewerkt van concept tot in het detail.

Hoewel Koen van Velsen hoofdzakelijk (grote) publieke opgaven heeft ontworpen, verschillen de projecten sterk in schaal, programma, uitstraling en complexiteit. Als gevolg van het ontwerpen van specifieke oplossingen ontbreekt een vaste stempel of architectonisch signatuur. Groot of klein, renovatie of nieuwbouw, publiek of privaat: ieder project krijgt de aandacht die het nodig heeft. 
Ondanks de verscheidenheid hebben de projecten van Koen van Velsen ook veel overeenkomsten, zoals de aandacht voor de inpassing van het gebouw in de omgeving, samenhang, beleving, ruimtelijke kwaliteit en materialisatie en detail.  
Verder kent ieder project een sterk basisidee dat terugkeert op alle niveaus en in iedere projectfase: van ontwerp tot realisatie en nazorg. Zo streeft Koen van Velsen steeds opnieuw naar het best passende antwoord op de vraag.

Tussen 2009 en 2015 bekleedde Koen van Velsen namens NS en ProRail de functie van Spoorbouwmeester. Met bijzondere aandacht voor de integrale aanpak van ontwerpopgaven heeft Koen van Velsen zich als Spoorbouwmeester onder meer ingezet voor de Nieuwe Sleutel Projecten, een betere aansluiting van stations op de lokale omgeving en de betekenis van stations binnen de publieke context.

In 2015 was Koen van Velsen plaatsvervangend Rijksbouwmeester en maakte hij deel uit van het College van Rijksadviseurs.

Daarnaast was Koen van Velsen Hoofdadviseur Ruimtelijke Kwaliteit & Vormgeving Amsterdam Zuidasdok (2016 – 2024).

Koen van Velsen maakte onder meer deel uit van de jury van de Abe Bonnema Architectuurprijs, de Hedy d’Aconaprijs, de Archiprix, de Europan en de BNA kubus.