Первоначально знакомство с ними и увлечение религиозными идеями не остановило научную деятельность Паскаля. В 1647 году он пишет «Новые опыты касательно пустоты в природе». В 1648 году выходит научный труд «Отчет о великом эксперименте равновесия жидкостей», где описываются законы гидравлики. Также в этот период Паскаль издает сочинения «О сущности чисел» и «Об арифметическом треугольнике».
В 1651 году умирает отец мыслителя. Паскаль создает рукописный вариант труда «Трактат о пустоте», но не завершает его. В этот период он пишет математические работы, касающиеся теории вероятностей и исчисления бесконечно малых, которые не были опубликованы, часть из них пропала.
Все время, начиная с детского увлечения геометрией, математикой и физикой, Паскаль был одержим наукой. Он утверждал, что в явлениях природы надо искать не нечто таинственное и чудесное, а простые и понятные разуму законы, поскольку в мире царят простые законы.
Параллельно с физикой Паскаль все глубже и глубже изучает труды и взгляды янсенистов, отличавшиеся от официального учения католической церкви. Согласно этому учению, в жизни человека существуют два основных препятствия на пути к Богу стремление к земным похотям и забавам (удовольствиям) и стремление познать весь мир со всеми его тайнами (любопытство). Одно препятствие телесное, другое духовное. Паскаль неожиданно для себя осознает, что увлечение наукой может являться той самой духовной страстью, мешающей познать предельную основу, истину, каковой является Бог. Эта мысль приводит его в ужас и отчаяние. Мыслитель впадает в глубокий религиозный кризис.
Блез Паскаль, прекрасно знакомый как с теологией, так и с точными науками, пытается провести фундаментальное различие между двумя истинами: веры и научного познания. Он радикально выступает против стремления многих теологов своего времени поставить естествознание в зависимость от теологии, считая, что религия и наука это два пути: первый основан на вере, подтверждаемой авторитетом Библии, второй на разуме и критическом мышлении, подкрепленном опытом. Религия и наука, согласно Паскалю, должны дополнять друг друга и находиться в гармонии между собой.
Тем не менее он радикально пересматривает свои взгляды и решает прекратить занятия наукой, занимавшей его ум, чтобы посвятить жизнь познанию Бога. В это время младшая сестра философа уходит в монастырь. Он часто приезжает к ней, и они подолгу беседуют о Боге. Паскаль переживает тяжелейший кризис, ощущая его как отсутствие полноты Бога. Именно этот кризис и мотивы личного религиозного поиска будут звучать почти в каждом фрагменте его главного произведения «Мысли». В 1654 году Паскаль поселяется вблизи монастыря и начинает вести уединенную, вдали от общественных собраний и увеселительных мероприятий, жизнь. Он создает оригинальное религиозное произведение «Мемориал», а с 1655 года живет как отшельник и аскет возле монастыря Пор-Рояль обители, являвшейся в то время главной цитаделью янсенизма во Франции.
Последние годы жизни мыслителя сопровождались репрессиями против этого религиозного течения. Они начались в 1653 году при папе Иннокентии X, объявившем ересью 5 тезисов из трактата епископа Янсения «Августин». В 1656 году Паскаль в качестве ответа на реакцию против янсенизма публикует свое первое «Письмо к провинциалу». В 1657 году «Письма» попадают под церковный вердикт. Католическая церковь вносит их в список запрещенных книг и публично сжигает. В 1658 году Паскаль пишет свои последние работы «Искусство убеждать» и «О геометрическом уме».
В 1659 году состояние здоровья мыслителя резко ухудшается, Паскаль страдает частыми обмороками и потерей сил. С 1660 года он живет у своей сестры Жильберты, где и умирает в возрасте 39 лет. Последними его словами были: «Не оставь меня, Господи!» Можно без сомнения считать, что Блез Паскаль явил собой пример мыслителя и ученого, который в поиске предельных оснований бытия, истины доходит до того, что, казалось бы, должно противоречить науке, религии. Однако его жизнь стала образцом удивительного единства и гармонии разума и веры.
Философ, как правило, выражает свои взгляды каким-либо основным магистральным произведением. Это можно было бы сказать о труде Блеза Паскаля «Мысли», если бы он имел готовый и завершенный вид. После смерти мыслителя в его кабинете были найдены ворохи бумаг, лишенные содержательной последовательности и логики. На них были запечатлены фрагменты мыслей Паскаля с авторскими сокращениями и пунктуацией. Бумаги были разделены на «связки»: автор успел разложить их, готовясь к выступлению с речью перед друзьями в Пор-Рояле. Однако остались заметки и фрагменты, дошедшие до наших дней из других источников. Части этого труда публикуются в очередности, оставленной самим мыслителем. Произведение осталось нецелостным и незавершенным из-за продолжительной болезни Паскаля. Но все это не умаляет значения данной работы, а, напротив, создает интерес не только у историков философии и литераторов, но и у читателей. «Мысли» рождают больше вопросов, чем ответов, как и подобает настоящему философскому произведению.
Процесс оформления этого труда был сложным и трудоемким для ученых, изучающих наследие Блеза Паскаля. После его смерти близкие нашли около 800 не связанных между собой по смыслу фрагментов. Затем они были скопированы в том порядке «связок», в котором их нашли у Паскаля. В переизданиях «Мыслей» всегда сохранялся этот порядок, избранный автором при составлении произведения. Первые 27 фрагментов из 800 были озаглавлены Паскалем.
Создается впечатление, что его замысел состоял в сборке некоего «архитектурного» проекта, оставшегося незавершенным. Тем не менее этот труд содержит глубокие мысли о природе мира и месте Бога в жизни человека. Возможно, идея Паскаля состояла не в том, чтобы создать некое логически структурированное произведение, а в том, чтобы изобразить, очертить (как в геометрии) некий архитектурный ландшафт, чьим центром является религиозная вера. Таким образом, фрагментарность произведения преднамеренный метод и осознанный выбор мыслителя.
Паскаль работал над этим трудом с 1656 года вплоть до своей смерти, последовавшей в 1662 году. До этого его существенным сочинением стали «Письма к провинциалу», бывшие ответом против реакции церкви и государства на влиятельное реформаторское движение того времени во Франции янсенизм. «Письма к провинциалу» были направлены против иезуитов. Всего автор опубликовал 18 «Писем». В силу острой полемики с официальной церковью произведение печаталось нелегально, Паскаль подписывал его части псевдонимом Луи де Монтальт. Янсенизм опирался на учение Августина Блаженного о благодати, являющейся, по мнению сторонников этого учения, единственным источником спасения. Воззрения членов движения противоречили католическому учению о благодати. Это привело к гонениям на янсенистов со стороны церкви. В 1709 году духовный центр этого движения женский монастырь Пор-Рояль-в-Полях, вблизи которого жил отшельником Блез Паскаль, был упразднен.
Помимо полемического настроя, характерного для «Писем», Паскаль задумывает идею обращения к официальной церкви с наставлением. Он начинает создавать «Апологию христианской веры». Собирается завершить этот труд в 1658 году. Но болезнь лишает Паскаля сил, и он не дописывает свою работу.