Blackett 1921-ben végzett a Cambridge-i Egyetemen, majd tíz évet töltött kutatóként a Cavendish Laboratóriumban. Itt kezdte el azt a munkát, amellyel az ionizáló részecskék pályáját észlelő Wilson-féle ködkamrát a kozmikus sugárzás vizsgálatára szolgáló automatikus berendezéssé fejlesztette. Az e műszerrel szerzett adatok értelmezéséért kapta meg a Nobel-díjat. 1933-ban lett a Londoni Egyetem fizikaprofesszora, 1937-ben pedig a Manchesteri Egyetem Langworthyről elnevezett fizikaprofesszori székének tulajdonosa. Iskolát teremtett a kozmikus sugárzás vizsgálatában, de más irányú kutatásokat is serkentett, ez vezetett el a Manchesteri Egyetemen az első rádiócsillagászati tanszék megteremtéséhez és a Jodrell Bank Rádiócsillagászati Kísérleti Állomás megépítéséhez. 1953-ban kinevezték a londoni Imperial College of Science and Technology professzorává, a fizikatanszék vezetőjévé, ahol 1965-től kutatóként működött. Főrendi címét 1969-ben kapta.