Il est nommé à la tête de l’Observatoire de Paris à la place de Méchain à la mort de celui-ci. Leurs deux noms sont associés dans l’opération de la méridienne, dont la section française de Dunkerque à Rodez lui incombait. Cette lourde entreprise durera jusqu’en 1799, après plusieurs interruptions dues aux troubles de la Révolution, et à l’absence de toute autorité scientifique entre 1793 et 1795 (« Il n’y a plus de Cadémie, on est tous égal », dira-t-on en l’arrêtant : il était soupçonné de faire des signaux - et il en faisait, mais géodésiques et non aux éventuels conspirateurs…).
La relation détaillée des opérations forme les trois volumes de la Base du système métrique décimal (1806-1810) que l’on considère toujours comme un chef-d’oeuvre d’analyse et de rigueur scientifiques.
Delambre a rénové les procédés de calcul en géodésie. Il s’était auparavant illustré en mécanique céleste, notamment par sa théorie de la planète Uranus. Et, autour de sa soixante-dizième année,il a élaboré une monumentale Histoire de l’astronomie qui demeure un ouvrage fondamental.
