Dès 14 ans, Blaise Pascal accompagne son père aux rencontres de l'Académie du minime Marin Mersenne, où divers scientifiques débattent de toutes sortes de questions. A 16 ans, il y fait son premier exposé, où il démontre plusieurs théorèmes de géométrie projective, dont la fameuse propriété de l'hexagone mystique inscrit dans une conique. Un an plus tard, il publie Essai pour les coniques.

En 1639, Etienne Pascal est promu par Richelieu commissaire à la levée des impôts auprès de l'Intendant de Normandie, et la famille s'installe à Rouen. La tâche de collecte des impôts est ardue et répétitive, et pour soulager le travail de son père, Blaise Pascal a l'idée d'une machine pour automatiser les calculs : c'est la première machine à calculer de l'histoire, mise au point en 1642.

L'année 1646 marque un premier tournant dans la vie de Pascal : son père s'est blessé à la cuisse, et il est soigné par deux médecins, les frères Deschamps, qui font lire à la famille des ouvrages d'inspiration janséniste, et la convertissent à une vie chrétienne plus fervente. C'est la "première conversion" de Pascal.

En 1647, des problèmes de santé contraignent Pascal à retourner à Paris. Sur un plan scientifique, Pascal s'intéresse à la querelle de l'existence du vide, qui oppose Torricelli à Descartes. Il propose plusieurs expériences pour valider l'existence du vide, et fait notamment réaliser par son beau-frère une expérience célèbre au sommet du Puy-de-Dôme qui établit de façon irréfutable le rôle joué par la pression de l'air.

Le 24 septembre 1651, le père de Pascal décède et ceci l'affecte beaucoup. Au contraire de sa soeur Jacqueline, qui entre au monastère de Port-Royal, Pascal trouve refuge dans la vie mondaine et les sciences. Il s'intéresse alors aux nombres, a des échanges épistolaires avec Fermat qui fondent la théorie des probabilités (on doit notamment à Pascal l'invention du concept d'espérance), étudie en 1654 le triangle arithmétique et invente ainsi le