Относительно возможности познать истину он держался середины между скептиками и догматиками, считая, что посредством разума мы можем познать не только видимость, но и саму сущность вещей; однако нельзя отрицать, что есть тайны, недоступные человеческому уму. Он подразделял философию на физику, предмет которой – исследовать истинное значение вещей, и этику – науку быть счастливым и поступать согласно с добродетелью. Введением к ним служит логика, которая есть искусство правильно представлять (идея), правильно судить (предложение), правильно умозаключать (силлогизм) и правильно располагать выводы (метод). Физика Гассенди стоит близко к динамистическому атомизму. Все явления природы совершаются в пространстве и времени. Это суть «вещи в своём роде», характеризующиеся отсутствием положительных атрибутов. Как пространство, так и время могут быть измерены только в связи с телами: первое измеряется объёмом, второе – движением тел. Материю Гассенди представлял состоящей из множества мельчайших компактных эластичных атомов, отделённых друг от друга пустым пространством, не заключающих в себе пустоты и потому неделимых физически, но измеримых. Число атомов и их форм конечно и постоянно (поэтому количество материи постоянно), но число форм меньше числа атомов. Гассенди не признавал за атомами вторичных свойств: запаха, вкуса и др. Различие атомов (кроме формы) заключается в различии их главного свойства – веса или прирождённого их стремления к движению. Группируясь, они образуют все тела Вселенной и являются, следовательно, причиной не только качеств тел, но и их движения; ими обусловливаются все силы природы. Поскольку атомы не рождаются и не исчезают, то и количество живой силы в природе остаётся неизменным. Когда тело находится в покое, сила не исчезает, а только пребывает связанной, а когда оно приходит в движение, сила не рождается, а только освобождается. Действия на расстоянии не существует, и если одно тело притягивает другое, не соприкасаясь с ним, то это можно объяснить так, что от первого исходят потоки атомов, которые соприкасаются с атомами второго. Это одинаково применимо к телам одушевлённым и неодушевлённым. Все предметы обладают чувствующей душой и хотя бы смутно рассуждающей. Атомы вечны, поскольку вечна Вселенная, но они, как и Вселенная, сотворены Богом; по Его же воле они сгруппировались в тело, ибо как из простого смешения букв не может возникнуть поэмы, так и из случайной группировки атомов не могли при сотворении мира произойти тела без содействия Бога. Произвольное самозарождение даже в минеральном царстве Пьер Гассенди отрицает: всякое тело (не родившееся от себе подобного) обязано своим происхождением семени, предсуществовавшему с сотворения мира, – семени, в котором оно заключалось потенциально, окружающие же условия способствовали его появлению. Тело, чувствующая душа и разумная душа составляют единое не вследствие физического единства, но потому что они предназначены для взаимного дополнения. Чувствующая душа, область которой есть все тело, воспринимает образы внешних предметов (с помощью органов чувств) и познаёт их посредством памяти, сравнения, или суждения, и выводов, или рассуждения. Эти последние три деятельности Гассенди считает функциями воображения. Душа разумная (или разум) присуща только человеку; в противоположность души чувствующей она пребывает только в мозгу. Посредством разума человек познаёт вещи, недоступные чувственному восприятию и воображению: понятие о Боге, самопознание и др. Душа разумная нематериальна и, следовательно, вечна; это её отличие от души чувствующей – но проявляться она может только по поводу данных этой последней: в этом заключается её связь с ней.