20世紀20年代末期，泡利把主要精力用於粒子物理學和量子場論的研究方麵。他和海森伯一起在1929年發表了關於場的正則量子化方法的論文，被認為起了開辟道路的作用。
泡利特別重視物理規律的對稱性和不變性。早在β衰變中宇稱不守恒被確認的前一年，泡利就在施溫格和呂德斯等人工作的基礎上指出了自然規律的洛倫茲協變性必然導致CPT不變性的成立。
此外泡利還在量子場論、固體物理等方麵做了很多重要的工作，他關於量子力學的哲學見解，在學術界有很深遠的影響。
泡利1900年4月25日出生於奧地利維也納一位醫學博士的家庭裏。從童年時代就受到科學的熏陶，在中學時就自修物理學。1918年中學畢業後泡利帶著父親的介紹信到慕尼黑大學訪問著名物理學家索末菲，要求不上大學而直接做索末菲的研究生。索末菲沒有拒絕，但總難免有些不放心，不久就發現泡利的才能果然不凡，於是泡利就成為慕尼黑大學最年輕的研究生。
1918年18歲的泡利初露鋒芒。他發表了第一篇論文，是關於引力場中能量分量的問題。1919年，泡利在兩篇論文中指出韋耳引力理論中的一個錯誤，並以批判的角度評論韋耳的理論。其立論之明確、思考之成熟，令人驚訝，很難相信這是出自一個不滿20歲的青年之手。1921年泡利以一篇關於氫分子模型的論文獲得博士學位。這一年索末菲推薦泡利為《數學科學百科全書》撰寫了關於相對論的長篇綜述文章。這一作品立刻成了有關相對論的普及讀物，得到了愛因斯坦本人的高度讚許，至今還是相對論方麵的名著之一。1922年泡利在格丁根大學任玻恩的助教，和玻恩就天體攝動理論在原子物理中的應用聯名發表論文。玻恩邀請丹麥著名物理學家尼爾斯·玻爾到格丁根講學。在討論中，玻爾了解到泡利的才能，和他廣泛交談，從此開始了他們之間的長期合作。這年秋季泡利就到哥本哈根大學理論物理學研究所從事研究工作。在哥本哈根，泡利先是與克拉默斯共同研究了譜帶理論，然後專注於反常塞曼效應。泡利根據朗德的研究結果，提出了朗德因子。
1923～1928年，泡利在漢堡大學任講師，1928年到瑞士蘇黎世的聯邦工業大學任理論物理學教授。
泡利在青年時期受到馬赫的思想影響，他自稱是“反形而上學的後裔”；他發表的關於相對論的論文中，曾經提出“計算中隻應出現可以觀察的量”的原則。這個原則後來在海森伯創立矩陣力學中體現出來，甚至對整個哥本哈根學派觀點的形成中都起了重大的作用。
泡利在1935年為躲避法西斯迫害到了美國，1940年受聘為普林斯頓高級研究所的理論物理學訪問教授。1946年重返蘇黎世的聯邦工業大學。泡利1958年12月15日在蘇黎世逝世。