Han begynte senere å studere ved universitetet i Toulouse, før han flyttet til Bordeaux mot slutten av 1620-årene. Det var forøvrig i Bordeaux Fermat gjorde sine første seriøse matematiske arbeider. Senere flyttet han til Orléans, hvor han studerte jus. Da han var ferdig utdannet advokat, fikk han jobb i Toulouse, og her bodde han resten av livet.