В 1669—1670 гг. по поручению академии измерил длину дуги меридиана между Парижем и Амьеном. По измерениям Пикара длина одного градуса меридиана оказалась равной 111,21 км, то есть всего на 0,03 км больше принятой в настоящее время. Впервые применил для угловых измерений инструменты, снабженные вместо диоптров зрительными трубами с сеткой нитей. Созданный совместно с А. Озу нитяный микрометр с подвижными нитями Пикар установил на инструментах Парижской обсерватории и использовал для измерения угловых диаметров Солнца, Луны и планет, а также угловых расстояний между близкими звездами. Высказал мысль, что Земля не имеет точной формы шара. Впервые предложил использовать маятниковые часы для определения прямых восхождений светил по наблюдению моментов прохождения их через меридиан. Первым в 1668 году производил с успехом наблюдения днем в меридиане и принимал в расчет погрешности инструмента. Наблюдения Пикара были опубликованы в 1741 году. астрономом Лемонье.
В 1672 году совместно с Кассини проводил наблюдения Марса во время его противостояния с целью определения параллакса Солнца. Полученный результат (9,5") по своей точности превосходил все предыдущие. В 1678 году Пикар приступил к изданию первого в истории астрономического ежегодника (на 1679 год). В 1680 году была издана книга Пикара о его поездке на остров Вен близ Копенгагена и раскопках на месте разрушенной знаменитой обсерватории Тихо Браге «Ураниборг».
Полученные Пикаром данные о размерах земного шара использовались Ньютоном для подтверждения закона всемирного тяготения.
