עבודתו של פסקל בתחומים של הידרודינמיקה והידרוסטטיקה התמקדה בעקרונות של נוזלים הידראוליים. המצאותיו כוללות את המכבש ההידראולי (שימוש בלחץ הידראולי כדי להכפיל כוח) ואת המזרק. הוא הוכיח שהלחץ ההידרוסטטי תלוי לא במשקל הנוזל אלא בהפרש הגבהים בין קצותיו. לפי השמועה, הוא הדגים את העיקרון הזה על ידי הצמדת צינור דק לחבית מלאה במים ולאחר מכן מילא את הצינור במים עד לגובה של קומה שלישית בבניין. זה גרם לחבית להישבר, במה שמכונה "ניסוי החבית של פסקל". ניסוי זה אינו נזכר בכתביו של פסקל אך מיוחס לו על ידי כותבים מהמאה ה-19.
ב-1646, פסקל למד על ניסוייו של אוונג'ליסטה טוריצ'לי עם ברומטרים. כשהוא משחזר ניסוי הכרוך בהכנסת צינור מלא בכספית לתוך קערה של כספית, פסקל שאל איזה כוח החזיק כמות מסוימת של כספית בצינור ומה מילא את החלל שמעל הכספית בצינור. בהשפעת ניסוייו אלו כתב פסקל את המסה "הקדמות למחקר על החלל הריק", בה מודגשת חשיבות הניסוי במדע. באותו הזמן, הריק היה בלתי ידוע ורוב המדענים טענו שבחלל היה נוכח תמיד מעט חומר בלתי נראה. זה התבסס על הרעיון האריסטוטלי שבריאה הייתה סוג של חומר, נראה או בלתי-נראה; ושהחומר היה תמיד בתנועה. יותר מכך, אריסטו קבע ש-"כל דבר שנמצא בתנועה חייב היה להיות מוזז על ידי משהו". לפיכך, למדענים חדורי המסורת האריסטוטלית בני תקופתו של פסקל, ואקום לא היה בגדר האפשר. כהוכחה, הם הצביעו על העובדות הבאות:
לאחר ניסוי החבית של פסקל, פסקל ביצע עוד ניסויים בנימה דומה (ב-"ניסויים חדשים עם הריק"). פסקל פירט כללים בסיסיים המתארים לאיזו דרגה נוזלים שונים יכלו להיתמך על ידי לחץ אוויר. הוא גם סיפק נימוקים מדוע היה זה למעשה ואקום מעל לעמוד הנוזל בשפופרת הברומטר.
בתגובה לביקורת המתוארת לעיל ולביקורות נוספות לפיהם מעט חומר בלתי נראה חייב להתקיים במרחב הריק, הגיב פסקל לאסטיין נואל כי תאוריות מדעיות מאופיינות על ידי ניתנותן להפרכה (רעיון שפיתח לימים קרל פופר). הייתה זו אחת הטענות המוחצות בהגנתה של השיטה המדעית במאה ה-17.
פסקל גם המציא ובנה רולטה, במסגרת מאמציו בחיפוש אחר מכונת תנועה נצחית.
חייו הבוגרים; כתביו - דת, פילוסופיה וספרות.
המרה דתית.
בחורף של 1646, אביו בן ה-58 של פסקל שבר את מפרק הירך כאשר החליק ונפל ברחוב קרחי ברואן; בהתחשב בגילו של האיש ומצב הרפואה במאה ה-17, שבר בצוואר הירך הייתה פגיעה אנושה מאוד, אפילו פטאלית. רואן הייתה ביתם של שניים מהרופאים הטובים בצרפת: דוקטור דזלנדס ודוקטור דה לה בוטיילרי. פסקל הזקן "לא נתן לאף אחד פרט לאנשים האלה לבקר אותו... זו הייתה החלטה טובה, שכן האיש הזקן שרד והיה מסוגל ללכת שוב...". אבל טיפול והחלמה לקחו שלושה חודשים, תקופה במהלכה לה בוטיילרי ודזלנדס הפכו לבני הבית.
שני האנשים היו חסידיו של ז'ין גוליברט, תומך של קבוצה קטנה מהזרם הקתולי אשר השקפתה ידועה כיאנסניזם. הקבוצה הקטנה הזאת באותו זמן חלחלה באופן מפתיע לקהילה הצרפתית הקתולית באותו זמן. היא צידדה באוגוסטיניזם קפדני. בלז דיבר עם הדוקטורים באופן תדיר, ובזכות הטיפול המצליח שלהם באטיין, מצא זמן לשאול מהם יצירות של מחברים יאנסניסטים. בתקופה זו, פסקל חווה סוג של "המרה דתית ראשונה" והחל לכתוב על נושאים תאולוגיים במהלך השנה הקרובה.
פסקל הפסיק את מעורבותו הדתית הראשונית וחווה מספר שנים של מה שהביוגרפים שלו מכנים "התקופה הגשמית" שלו (1648–1654). אביו מת ב-1651 והשאיר את ירושתו לפסקל וז'קלין, ופסקל הפך לאפוטרופוס שלה. ז'קלין הצהירה שהיא בקרוב תהפוך למועמדת במנזר היאנסניסטי של פור רויאל. פסקל נפגע עמוקות ונעצב מאוד, לא בגלל הבחירה שלה, אלא בגלל בריאותו הקשה הכרונית; הוא היה זקוק לה.
בסוף אוקטובר ב-1651, נתיב פיוס החל להופיע בין האח והאחות. בתמורה לסטיפנדיה בריאותית שנתית, ז'קלין מסרה את חלקה בירושה לאחיה. גילברט כבר קיבלה את חלקה בירושה בצורה של נדוניה. בתחילת ינואר אותה שנה, ז'קלין עזבה לפור רויאל. ביום הזה, לפי גילברט שדאגה לאחיה, "הוא פרש לחדרו עצוב מאוד מבלי לראות את ז'קלין, שחיכתה עבורו בטרקלין קטן...". בתחילת יוני 1653, אחרי מה שנראה כהצקה ללא די מז'קלין, פסקל מסר את מלוא חלק הירושה של אחותו לפור רויאל, אשר לטעמו "החל להריח כמו כת". כאשר שני שלישים של הונו של אביו נעלמו, פסקל בן ה-29 נידון כעת לעוני ודלות מתמדת.
למשך זמן מה, פסקל דבק בחיים של אדם בודד. במהלך ביקורים את אחותו בפור רויאל ב-1654, הוא הביע לעג לענייני היומיום, אבל עדיין לא דבק באמונה באלוהים.
חווייתו הדתית.
ב-23 בנובמבר 1654, בין 10:30 ל-12:30 בלילה, פסקל חווה חיזיון דתי אינטנסיבי ותיעד באופן מיידי את החוויה בפתק קצר שכתב לעצמו במילים הבאות: "אש. אלוהי אברהם, אלוהי יצחק, אלוהי יעקב, לא של הפילוסופים והמלומדים...", וסיכם את שאירע עליו באמצעות ציטוט : "לֹא אֶשְׁכַּח דְּבָרֶךָ. אמן". נראה כי הוא תמיד הכניס את המסמך הזה למעילו ותמיד העביר אותו כאשר הוא החליף בגדים; משרת גילה אותו ביד המקרה אחרי מותו. המסמך הזה ידוע כעת כתזכורת (Memorial). כשהאמונה והמחויבות הדתית שלו עוברות תחייה מחדש, פסקל ביקר את העתיק יותר בשני המנזרים שבפור רויאל במהלך שני שבועות בינואר 1655. במהלך ארבע השנים הבאות, הוא נסע באופן תדיר בין מנזר פור רויאל לפריז. זה היה בנקודה הזו מיד אחרי החוויה הדתית שלו שהוא החל לכתוב את עבודתו הספרותית הראשונה על דת, המכתבים הפרובינציאליים.
המכתבים הפרובינציאליים.
החל מ-1656, פסקל פרסם את מתקפתו הזכורה על קזואיסטיקה, שיטה אתית פופולרית שרווחה בקרב אנשי מחשבה קתולים בתחילת התקופה המודרנית (במיוחד הישועים, ובהם אנטוניו אסקובר). פסקל הוקיע את הקזואיסטיקה כשיטה שמהותה שימוש בדרך הסקה מורכבת כדי להצדיק מותרות מוסרית וסוגים שונים של חטאים. הסדרה בת ה-18 מכתבים נתפרסמה בין השנים 1656 ו-1657 תחת שם העט לואיס דה מונטלט והרתיחה את לואי הארבעה עשר. המלך הורה שהספר יקרע ויישרף ב-1660. ב-1661, בעיצומה של מחלוקת ההתנסחות (Formulary controversary), בית ספר היאנסניסטי בפור רויאל גונה ונסגר. אלו שהיו מעורבים בסגירת בית הספר היו חייבים לחתום ב-1656 על בולה אפיפיורית שגינתה את הלימוד של יאנסן כאפיקורסי. המכתב האחרון של פסקל, ב-1657, הביס אף את אלכסנדר השביעי עצמו. אפילו האפיפיור אלכסנדר, בזמן שבאופן ציבורי התנגד לפסקל, השתכנע מטיעוניו.
מלבד השפעתם הדתית, המכתבים הפרובינציאליים היו נפוצים כיצירה ספרותית. השימוש של פסקל בהומור, לעג, וסאטירה אכזרית בטיעונים שלו הפך את המכתבים לבשלים לצריכה ציבורית, והשפיע על הפרוזה של סופרים צרפתים מאוחרים יותר כמו וולטר וז'אן-ז'אק רוסו.
המכתבים הפרובינציאליים זכו לשבחים. למשל, צ'ארלס פראולט כתב על המכתבים: "הכל נמצא שם - טהרתה של השפה, אצילות המחשבה, מוצקות בצורת ההסקה, עדינות במידת הלצון, ואחדות רעיונית שלא ניתן למצוא כמוה בשום מקום אחר".
הגיגים.
פסקל לא השלים את חיבורו התאולוגי המשפיע ביותר, "הגיגים" (או מחשבות, במקור: Pensees). הטיוטות שנמצאו בעיזבונו התפרסמו לאחר מותו. הספר יועד במקור לשמש כבחינה מקיפה וכהגנה על האמונה הנוצרית, וכותרתו המקורית הייתה Apologie de la religion Chrétienne ("הגנה על הדת הנוצרית"). אחת האסטרטגיות המרכזיות של ה-Apologee הייתה להשתמש בפילוסופיות המנוגדות של ספקנות וסטואיזם, שנתגלמו בהגותם של מונטן מצד אחד ואפיקטטוס מצד שני, כדי להביא את האדם הלא מאמין ליאוש ובלבול כה רב עד שהוא בסופו של דבר יכיר בקיומו של אלוהים.
פסקל כותב כי "ללב יש את הסיבות משלו שהשכל לא יכול להבין" ואף מסיק בספר כי "אנו מגיעים אל האמת, לא בידי השכל, אלא בזכות הלב".
"הגיגים" של פסקל נחשב ליצירת מופת ולנקודת ציון בפרוזה הצרפתית. כשהוא מעיר על חלק מסוים בספר (מחשבה #72) סנט-בב שיבח אותו כדפים המשובחים ביותר בשפה הצרפתית. ויל דוראנט קרא לו "הספר הרהוט ביותר בפרוזה הצרפתית".
במהלך הספר סוקר פסקל מספר פרדוקסים פילוסופיים: חיים ומוות, רוח וחומר, אמונה ושכל, אינסוף ולא-כלום, משמעות וכלות, ולמראית עין אינו מגיע לשום מסקנה נחרצת מלבד צניעות, חסד וענווה. כשהוא קושר בין הטיעונים לאחד, פסקל מפתח את הימור הפתאים של פסקל: הטענה בדבר כדאיות האמונה באלוהים משיקולים תועלתניים - הסתברותיים.
שנותיו האחרונות ומותו.
טי אס אליוט תיאר אותו בשלב זה של חייו כ-"איש העולם הגדול בין הנזירים, ונזיר בין אנשי העולם הגדול". אורח החיים הנזירי של פסקל נגזר מאמונה שזה טבעי והכרחי בשביל אדם לסבול. ב-1659, פסקל נפל לחולי רציני. במהלך שנותיו האחרונות, הוא דחה עזרה רפואית למרות הפצרות חוזרות ונשנות של הרופאים שלו, באומרו "חולי הוא המצב הטבעי בשביל נוצרים".
לואי ה-14 דיכא את התנועה היאנסניסטית בפור רויאל ב-1661. בתגובה, פסקל כתב את אחת מעבודותיו האחרונות, Écrit sur la signature du formulaire (("Writ on the Signing of the Form" ובו שכנע את היאנסניסטים לא לוותר. מאוחר יותר באותה שנה, אחותו ז'קלין מתה, מה ששכנע את פסקל להפסיק את המסאות שלו על יאנסניזם. ההישג המרכזי האחרון של פסקל, היה הגיית רעיון התחבורה הציבורית, והקמת קו התחבורה הציבורית הראשון בהיסטוריה, שהסיע נוסעים בתוך פריס בתוך עגלות מרובות מושבים.