Oprócz poezji publikował utwory eseistyczne, poematy sceniczne (monodramy) Amfion (1931) i Semiramida (1934), do których muzykę skomponował Arthur Honegger, oraz dramaty Mój Faust (1941) i Anioł (1947). Od 1894 aż do śmierci prowadził dzienniki, które jako faksymile ukazywały się w latach 1957–1961.
Tworzył pod wpływem klasycyzmu, parnasizmu i symbolizmu. Uprawiał poezję hermetyczną, intelektualną, skondensowaną i wysublimowaną – poddaną klasycznym rygorom formalnym, wyrażającą refleksje nad istotą bytu oraz funkcjonowaniem umysłu. Odrzucał idee surrealizmu i kubizmu w malarstwie i literaturze. Nie akceptował powieści jako gatunku, odmawiając jej walorów estetycznych (wyjątek czynił dla powieści Na wspak Huysmansa). Wiersz nazwał "świętem intelektu".
Dzieła Valéry'ego tłumaczyli: Jan Lechoń, Anna Ludwika Czerny, Donata Eska, Joanna Guze, Jarosław Iwaszkiewicz, Mieczysław Jastrun, Czesław Jastrzębiec-Kozłowski, Roman Kołoniecki, Jan Mieczysławski, Aleksandra Olędzka-Frybesowa, Julian Rogoziński, Artur Sandauer, Leopold Staff.
W języku polskim ukazały się poświęcone pisarzowi publikacje: Morawska Ludmiła, Studium o języku poezji Pawła Valéry, Lublin: TN KUL, 1955, Tomkowski Jan, Paul Valéry.