Научные интересы Поля Таннери были сосредоточены в области истории философии и истории математики, в особенности древнегреческой и Нового времени. Он является автором работ, ставших классическими в истории античной науки. Его исследования в этой области, в том числе выполненные им переводы сочинений греческих мыслителей, до сих пор не утратили своего значения для историков науки. Он выпустил в свет научные труды древнегреческого математика Диофанта и сочинения выдающегося французского математика Пьера Ферма; участвовал в издании Полного собрания сочинений великого французского математика, философа и естествоиспытателя Рене Декарта. Известность получили его книги: «Первые шаги древнегреческой науки», «Геометрия греков», «Исследования по истории древней астрономии», «Исторический очерк развития естествознания в Европе (с 1300 по 1900 гг.)» и другие.