Les nombreux écrits que publia Mairan sur différentes parties d’astronomie, de géométrie, de physique et d’histoire naturelle témoignent de la variété et de l’étendue de ses connaissances. Tous les savants du siècle dernier adoptèrent son baromètre d’épreuve pour expérimenter le vide. Lorsqu’il voulut déterminer la longueur du pendule à secondes, il se servit d’une toise en fer, vérifiée avec les précautions les plus minutieuses et employée ensuite comme étalon pour la mesure du méridien construit aux États Romains.
Il possédait à fond la théorie de la musique, et jouait également bien de plusieurs instruments. Il était versé dans la chronologie et l’antiquité, et parlait des beaux-arts en homme de goût, ainsi que le prouve son mémoire sur la balance des peintres de Roger de Piles, c’est-à-dire sur la façon d’apprécier leur mérite respectif.
En 1729, il réalisa une expérience démontrant l’existence du rythme circadien chez les plantes, provenant vraisemblablement d’une horloge endogène.
En 1731, il observa une nébulosité, nommée plus tard M43, autour d’une étoile près de la nébuleuse d'Orion.
Un cratère sur la lune a été nommé après lui. Son nom a également servi d’acronyme à un projet informatique de la Direction régionale de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement pour la gestion de l’autosurveillance, le principe étant que les industriels transmettaient leurs données par minitel.