1929年，被任命为数学物理的高级讲师。

1930年，当选为英国皇家学会院士。

1931年，被当时担任普林斯顿大学教授的凡勃伦邀请到普林斯顿大学。

1932年，接替约瑟夫·拉莫尔担任剑桥大学卢卡斯数学教授。

1933年，与埃尔温·薛定谔共同获得诺贝尔物理奖；12月12日，在斯德哥尔摩发表了诺贝尔奖得奖演说，题目为“电子与正电子的理论”。

1961年，当选为宗座科学院院士。

1969年，为了与他的女儿玛丽住得近一点，辞去剑桥大学的职务并接受佛罗里达州立大学提供的教职。

1982年，健康开始恶化。

1984年10月20日，在佛罗里达州塔拉哈西逝世，享年82岁。死后埋葬于当地的罗斯兰公墓。

保罗·狄拉克原来从事相对论动力学的研究，自从1925年沃纳·海森堡访问剑桥大学以后，受其影响，转向量子力学的研究。1928年，他把相对论引进了量子力学，建立了相对论形式的薛定谔方程，也就是狄拉克方程。这一方程具有两个特点：一是满足相对论的所有要求，适用于运动速度无论多快的电子；二是它能自动地导出电子有自旋的结论。这一方程的解很特别，既包括正能态，也包括负能态。保罗·狄拉克由此做出了存在正电子的预言，认为正电子是电子的一个镜像，它们具有严格相同的质量，但是电荷符号相反。他根据这个图象，还预言存在一个电子和一个正电子互相湮灭放出光子的过程；相反，这个过程的逆过程，就是一个光子湮灭产生出一个电子和一个正电子的过程也是可能存在的。1932年，美国物理学家卡尔·大卫·安德森在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候，发现强磁场中有一半电子向一个方向偏转，另一半向相反方向偏转，经过仔细辨认，这就是保罗·狄拉克预言的正电子。后来很快又发现了γ射线产生电子对，正、负电子碰撞“湮灭”成光子等现象，全面印证了保罗·狄拉克预言的正确性。保罗·狄拉克的工作，开创了反粒子和反物质的理论和实验研究。

保罗·狄拉克是量子辐射理论的创始人，他和恩利克·费米各自独立发现了费米-狄拉克统计（Fermi–Dirac statistics）。

保罗·狄拉克在美国佛罗里达州立大学发表过有关宇宙学方面的论文，推动宇宙学研究的发展。

1931年，保罗·狄拉克在一篇“量子化电磁场中的奇点”的文章中，探讨了磁单极这个想法。1933年，延续了其1931年的论文证明了单一磁单极的存在就足以解释电荷的量子化。在1975年、1982年以及2009年都有研究结果指出磁单极可能存在，他的磁单极是第一次将拓扑学的概念用于处理物理问题。

保罗·狄拉克在量子场论尤其是量子电动力学方面也作出了奠基性的工作。

大数假说

1937年，保罗·狄拉克提出了大数假说。他比较了两个不带量纲的量值：基本作用力（在此为引力与电磁力）的比值与宇宙年龄的尺度，发现两者皆落在约39个数量级。他猜测这可能并非巧合，两者或许存在某种关联性。参考了爱德华·亚瑟·米尔恩的理论，允许引力常数随时间改变。基于这些假设，他设计了一个自己的宇宙学的模型。

1930年，保罗·狄拉克出版了量子力学著作《量子力学原理》，在这本书中他将海森堡在矩阵力学以及薛定谔在波动力学的工作整合成一个数学体系，当中连结了可观测量与希尔伯特空间中作用子的关系。书中也介绍了量子力学中广泛应用的狄拉克δ函数。延续狄拉克在1939年的文章，1939年他在此书第三版中加入了他的数学符号系统——狄拉克符号。

1966年，《量子力学讲义》以哈密顿力学方式奠定了量子场论的基础，书中探讨了许多在弯曲时空下的量子力学。

1974年，《希尔伯特空间中的旋量》这本书以1969年在迈阿密大学的授课讲义为基础，从一个真实的希尔伯特空间出发，处理了旋量的基础层面。

1975年，《广义相对论》以68页的篇幅总结了爱因斯坦的广义相对论。

1978年，《物理学的方向》由狄拉克在新南威尔士大学一系列演讲集结而成。

1955年，保罗·狄拉克在莫斯科大学物理系演讲时被问及他个人的物理哲学，他这么回答：“一个物理定律必须具有数学美”，写上这句话的黑板仍被保存着。

1975年，保罗·狄拉克在新南威尔士大学给了一系列五个演讲。这系列演讲后来集结出版成了《物理学的方向》（1978年）一书。他将这本书的版税捐给新南威尔士大学设立了狄拉克系列讲座。

根据2023年9月数学谱系项目网站数据，保罗·狄拉克在剑桥大学先后指导8名学生，具体信息如下：

保罗·狄拉克的父亲查尔斯·狄拉克于1866年出生在瑞士瓦莱州（一个讲法语的州）的蒙泰，直到1919年才成为英国公民。20岁时，查尔斯·狄拉克背叛家庭，远走他乡至日内瓦大学学习。1890年来到英格兰，定居在布里斯托尔，以教法语为生。1896年，他在布里斯托尔商业职业技术学校谋得一席教职，并在布里斯托尔邂逅了弗洛伦斯·霍尔滕（她是个船长的女儿，比查尔斯小12岁），1899年和她结婚。结婚一年后，他们的第一个孩子雷金纳德·狄拉克出生。1902年8月8日，他们的第二个孩子保罗·狄拉克降生，他们家那时住在蒙克（Monk）大街。又过了四年，第三个孩子比阿特丽斯·玛格丽特·狄拉克出生。和哥哥、妹妹一样，保罗·狄拉克一出生就加入了瑞士国籍，直到1919年17岁时才取得英国国籍。

保罗·狄拉克的哥哥是自杀身亡的，他把哥哥的死归结为父亲的错。在保罗·狄拉克获得剑桥大学的两项奖学金时，他只需要5英镑就可以离开这个地方了。他的父亲给了儿子这笔钱，让他认为是父亲让他开始自己的事业。后来狄拉克才了解到事实。在他父亲于1936年逝世后，他才发现那重要的5英镑并不是父亲给的，而是当地的一个教育机构，但是他父亲积攒了7500英镑，相当于他年薪的15倍。

1934年秋天，保罗·狄拉克开始了他在研究所的第一个为期一年的休假，匈牙利理论家尤金·维格纳（Eugene Wigner）将妹妹曼西·巴拉兹（Manci Balazs）介绍给他，后来两人结婚。

保罗·狄拉克曾拒绝被册封为骑士，因为他不想对他的名字作出更动。

保罗·狄拉克是出了名的沉默，他很少讲话，他不愿与人争执。他情感上孤僻，他对数学之外的事物毫无兴趣。

保罗·狄拉克是二十世纪杰出的理论物理学家，他的工作对量子力学和量子电动力学的发展至关重要（Paul Adrien Maurice Dirac was an outstanding twentieth century theoretical physicist whose work was fundamental to the development of quantum mechanics and quantum electrodynamics）。（美国国家磁实验室评）

在他（保罗·狄拉克）的整个职业生涯中，他在量子力学和量子电动力学领域做出了许多贡献（Throughout his career he made numerous contributions to the fields of quantum mechanics and quantum electrodynamics）。（剑桥圣约翰学院评）

保罗·狄拉克童年在布里斯托所居住的房子挂上了蓝色牌匾，房子所在的道路也被命名为狄拉克路（Dirac Way），以彰显他与这个地区的联结。当地主教路小学的墙上挂上了一块牌子，展示了狄拉克方程。

1991年8月1日，保罗·狄拉克父亲家乡的圣莫里斯花园立起了纪念石。

1995年11月13日，一块以伯灵顿绿色板岩作为原料并刻上了狄拉克方程的纪念石板在西敏寺首次亮相。

1987年，英国物理学会颁发狄拉克奖章和奖金以表彰他“在理论（包含数学和计算方法）物理上的杰出贡献”。最初的三个获奖人分别为史蒂芬·霍金（1987年）、约翰·斯图尔特·贝尔（1988年）和罗杰·彭罗斯（1989年）。

国际理论物理中心（International Centre for Theoretical Physics，简称：ICTP）在每年8月8日（狄拉克的生日）颁发ICTP狄拉克奖章。

英国物理学会在布里斯托的出版总部取名作狄拉克楼。

1997年，保罗·狄拉克最后一个博士学生布鲁斯·赫尔曼在佛罗里达州立大学设立了狄拉克-赫尔曼奖，用于奖励该校理论物理研究人员的杰出表现。

1989年，曼琪成立保罗·狄拉克科学图书馆，位于佛罗里达州立大学，狄拉克生前的论文都收藏于此，馆外则设有其铜像。

佛罗里达州塔拉哈西国家强磁实验室所在的那条路被命名为“Paul Dirac Drive”。

英国广播公司将其开发的一种影像压缩格式以狄拉克命名。