I 1966 var han medstifter af kunstnergruppen Passepartout. Hans skulpturer fra 1960'erne har afsæt i den magiske realisme og kontrasterede organisk og arkitektonisk, flydende og fast, fx” Som tiden i en drøm” (1969, Nordjyllands Kunstmuseum).
Sørensen modtog bl.a. Eckersberg-medaljen[3][4] i 1972 og var fra 1987 bosat og arbejdede i Pietrasanta i Italien, hvor han ofte udstillede med maleren Jørgen Boberg.
Jens-Flemming Sørensens virtuose beherskelse af materialer og hans værkers dekorative værdi førte til en lang række udsmykningsopgaver i både Danmark og udlandet, fx Toftegårds Plads (1982), en fontæne til Carlsbergbryggeriernes hovedsæde i Valby (1998), og fontæner, skulpturer og relieffer til erhvervs- og boligbebyggelsen Tuborg Nord i Hellerup (2003).
I 2014 åbnede Jens-Flemming Sørensen, i samarbejde Tina Lorien; hans assistent gennem mange år, et lille galleri på Frederiksberg. På åbningsudstillingen december 2014 vistes Sørensens mere ukendte grafiske værker. Lorien har efter Sørensens død i 2017 stået for at føre galleriet videre.