Svetski poznati naučnik postao je kad je sa Irenom Žolio-Kiri 1937. i 1938. otkrio izotope poznatih elemenata bombardovanjem atoma urana sporim neutronima.

Rezultat je bio neočekivan i epohalan - otkriveni su i elementi srednje atomske mase, a ne samo takozvani transuranski elementi kako se očekivalo, a drugi naučnici su ponavljanjem tog eksperimenta ustanovili da je bombardovanje neutronima proizvelo cepanje jezgra atoma urana.

U Drugom svetskom ratu bio je u pokretu otpora, a 1942. izabran je za potpredsednika na Prvom zasedanju AVNOJ-a. Posle rata organizovao je Institut za nuklearne nauke u Vinči kod Beograda.

Posle oslobođenja obavljao je razne odgovorne dužnosti. Bio je predsednik Privrednog saveta Srbije, član Saveta federacije...

Bio je jedan od prvih predlagača ideje o izgradnji Instituta za nuklearne nauke u Vinči, kao i direktor Instituta za nuklearne nauke "Boris Kidrič" od 1960. do 1966. godine.

Pavle Savić bio je aktivan skoro do kraja života. Poslednji naučni rad objavio je nekoliko meseci pre smrti, u 85. godini. Umro je u Beogradu 1994. godine.