Fermat trabalhèt sus la teoria dei nombres mentre que preparava una edicion de Diofant; sei nòtas e seis observacions contenián fòrça teorèmas d'una granda elegància, necessaris per desvolopar la teoria dei nombres. Es l'inventor dau metòde de descenda infinida, qu'utilizèt principalament dins de demostracions d'inexisténcia: per exemple, existís pas de triangle pitagoric (çò es un triangle rectangle que sei costats an de longors entieras) que son aira siá un carrat. Fermat es celèbre per sa conjectura, coneguda pereu amb lo nom de darrier teorèma de Fermat, qu'escometèt lei matematicans pendent mai de 300 ans e foguèt finalament demostrada per Andrew Wiles en 1994.
Independentament de Descartes, descurbiguèt lei principis fondamentaus de la geometria analitica (utilizacion dei coordenadas cartesianas). En mai, a travèrs sa correspondéncia amb Blasi Pascal, Fermat foguèt un dei fondators de la teoria dei probabilitats (problèma dei partiments).
Lo licèu pus ancian e prestigiós de Tolosa pòrta lo nom de Pèire de Fermat. L'ostau de la fin dau sègle XV a Bèumont de Lomanha, ont Fermat nasquèt, es ara un musèu.