Charles Pensée réunit un petit groupe d’amis passionnés d’histoire locale composé notamment de Charles-François Vergnaud (1785-1871), ancien salpêtrier puis imprimeur-lithographe sous le nom de Vergnaud-Romagnési. Par son mariage, celui-ci est entré dans la famille Romagnési, dont les demi-frères Louis-Alexandre et Pierre-Narcisse sont tous deux dessinateurs, sculpteurs et érudits locaux.

Très vite, Pensée et ses amis utilisent la nouvelle technique de la lithographie pour fixer l’image des monuments. La création d’un poste d’inspecteur général des Monuments historiques (1830), la fondation de la Société française d’archéologie, de la Société de l’histoire de France, puis celle de la Commission des monuments historiques (1837) confortent le petit groupe orléanais dans son projet de dresser un inventaire illustré des richesses historiques d’Orléans et du Loiret. Cela permet à Pensée d’utiliser ses talents de dessinateur et de lithographe, aidé dans cette tâche par les Romagnési.

Plusieurs ouvrages illustrés naissent de leur collaboration. En 1824, une publication est réalisée sur les cimetières d’Orléans. L’année suivante, un Album du département du Loiret est publié, pour lequel Pensée fournit treize dessins lithographiés par Aloys Senefelder (1771-1836). En 1829, pour les 400 ans de la levée du siège d’Orléans, une notice historique sur la fête de Jeanne d’Arc contient des lithographies d’après ses dessins sur la procession avec le représentant de la Pucelle, surnommé le Puceau par les orléanais, et sur les monuments liés à Jeanne d’Arc.

Dès 1843, Pensée travaille à un projet ambitieux, que l’architecte orléanais François-Narcisse Pagot (1780-1844) présente à la Société royale des sciences, belles-lettres et arts d’Orléans : une série de soixante-quatre lithographies représentant les monuments de la ville. Ces estampes accompagnent l’Histoire architecturale d’Orléans rédigée par Léon Nouel de Buzonnière (1797-1876), un membre de la même société savante. Cette remarquable publication témoigne à la fois des monuments encore en place au XIXe siècle et démolis ou transformés depuis. Certaines planches reconstituent des édifices disparus comme le monument de la Pucelle qui se trouvait sur le pont médiéval et détruit au XVIIIe siècle.

En 1861, la découverte fortuite du dépôt votif de bronzes gaulois et gallo-romains près d’Orléans, à Neuvy-en-Sullias, donne l’occasion à Charles Pensée de dessiner vingt planches qui sont lithographiées pour illustrer le mémoire de Philippe Mantellier. Les dessins originaux, restés depuis en mains privées, ont pu être acquis par le musée en 2013.