Fermat miał zwyczaj pisać swoje spostrzeżenia na marginesach czytanych książek matematycznych. W ten sposób powstało między innymi słynne "Wielkie twierdzenie Fermata".

Liczby postaci
₂2ⁿ_{+1,   n=1,2,3,4...,}
tzw. liczby Fermata, mają interesujący związek z problemem konstrukcji wielokątów foremnych za pomocą cyrkla i linijki.

Fermat nie opublikował żadnego kompletnego dzieła. Większość swojego dorobku przekazał w listach, które za jego życia pozostawały w rękopisach.