В 1777 году Паллас был назначен членом топографического отдела Российской империи, в 1782 — коллегии советником, в 1786 — историографом Адмиралтейств-коллегии. Он продолжает заниматься исследованиями в различных областях.

В 1781 году им опубликована работа «Замечания о ленточных червях у людей и животных», в которой Паллас, подробно описав 21 вид паразитических цестод, предлагал меры по борьбе с гельминтами. В 1780-х годах он усиленно работал над подготовкой общего свода растений России — «Flora Rossica» («Флора России»). Из-за недостатка средств удалось издать только два выпуска этого обширного труда (1784 и 1788), содержащих описание около 300 видов растений и изумительные иллюстрации.

В последние годы жизни, среди прочего, Паллас занимался подготовкой фундаментального трёхтомного труда по фауне России «Zoographia rosso-asiatica» («Российско-азиатская зоология»(лат.)), в котором были представлены более 900 видов позвоночных, включая 151 вид млекопитающих, из них около 50 новых видов. По обширности материала и тщательности, разносторонности описания животных ему долго не было равных. Вплоть до начала XX века книга оставалась главным источником знаний о фауне России. Первый том был готов уже в 1806 году, но печать и выпуск в свет затянулись на четверть века из-за художника Гейслера, который, уехав в Германию, заложил изготовленные им таблицы рисунков к этому сочинению. В январе 1810 года Паллас обратился в Академию наук с просьбой о бессрочном отпуске в Берлин, где он мог бы лучше следить за изготовлением рисунков для своей книги. В марте отпуск с сохранением жалования был разрешён, и в июне, проследовав через Броды и Бреславль, Паллас прибыл в Берлин. Здесь в он в почёте и уважении прожил лишь один год и, так и не увидев свой главный труд изданным, скончался за две недели до семидесятилетия, 8 сентября 1811 года.