Автор многих трудов в области теории чисел, функционального анализа, математической статистики (распределение Пойа) и комбинаторики (теорема Пойа). Кроме того, он написал замечательные книги по методологии решения задач с примерами, доступными школьникам: «Математика и правдоподобные рассуждения», «Как решать задачу» и предлагаемая читателю «Математическое открытие. Решение задач: основные понятия, изучение и преподавание» .