Fra 1968 til 1970 var han gjesteansatt ved Institut des hautes études scientifiques (IHÉS) i Bures-sur-Yvette nær Paris, før han fikk fast ansettelse der som den yngste noensinne. Mens han var ansatt ved IHÉS tok han i 1972 ved Université Paris-Sud. I 1984 ble Deligne professor ved Institute for Advanced Studies i Princeton i USA, der han har vært siden.