П. П. Лазарев — автор более 550 научных работ в области физики, физической химии, геофизики, биофизики, медицины, истории физики. Он стал одним из основоположников современной биофизики; создал физико-химическую теорию возбуждения (ионная теория возбуждения); вывел единый закон раздражения и разработал теорию адаптации применительно ко всем органам и к центральной нервной системе. В геофизике наиболее важны его работы по исследованию Курской магнитной аномалии и связанные с этим труды в области теоретической геофизики. Он также создал свою школу физиков; среди его учеников выдающиеся ученые: С. И. Вавилов, Г. А. Гамбурцев, А. Л. Минц, А. П. Ребиндер, В. В. Шулейкин и другие.