Interesował się także optyką, mechaniką i akustyką. Wyznaczył długość wahadła sekundowego. Jako pierwszy zmierzył prędkość dźwięku w powietrzu (opisał to w Harmonie universelle), uzyskując (w przeliczeniu) wynik ok. 450 m/s, wyższy o przeszło 100 m/s od prędkości rzeczywistej. Te badania kontynuował Joseph Sauveur.
Jego nazwiskiem nazwano krater Mersenius znajdujący się na Księżycu.
Dzieła Główne dzieła Mersenne’a to: Quaestiones celeberrimae in Genesim (Paris, 1623) – pismo skierowane przeciw ateistom i deistom, które, podobnie jak wiele innych dzieł Mersenne’a, ukazało się drukiem tylko we fragmentach. L'impiété des déistes et des plus subtils libertins découverte et réfutée par raisons de théologie et de philosophie (Paris, 1624) La vérité des sciences contre les sceptiques et les pyrrhoniens (Paris, 1625) Questions theólogiques, physiques, morales et mathématiques (Paris, 1634) Questions inouïes, ou récréations des savants (Paris, 1634);