В 1731 году Мопертюи был избран членом Парижской академии наук и затем назначен главой геодезической экспедиции для измерения меридиана в Лапландии. По приглашению короля Фридриха II Мопертюи в 1741 г. переселился в Пруссию, принимал участие в битве при Моллвитце (Mollwitz), находился в плену у австрийцев, затем в 1745—1753 гг. был президентом физико-математического отделения Берлинской академии.
Родился в Сен-Мало и после блестящего домашнего образования стал драгунским офицером, но природные наклонности к точным наукам побудили его в 1720 г. выйти в отставку и жить совершенным отшельником. Побывав в 1728 г. в Англии, Мопертюи вернулся приверженцем и распространителем идей Ньютона, тогда ещё мало известных на материке Европы. В 1731 году Мопертюи был избран членом Парижской академии наук и затем назначен главой геодезической экспедиции для измерения меридиана в Лапландии. По приглашению короля Фридриха II Мопертюи в 1741 г. переселился в Пруссию, принимал участие в битве при Моллвитце (Mollwitz), находился в плену у австрийцев, затем в 1745—1753 гг. был президентом физико-математического отделения Берлинской академии. Последние годы жизни провел в Париже. Кроме отчётов о градусном измерении («La figure de la terre» (Фигура Земли), «Relation du voyage au cercle polaire» (Отчет о путешествии к Полярному кругу) и др.), написал несколько учебных книг по астрономии; в трактате «Essay de Cosmologie» (1750) он изложил несколько любопытных собственных гипотез и, между прочим, ввел в механику понятие, известное под названием принципа наименьшего действия, ранее сформулированный им в 1746 году в «Loix du mouvement et du repos» (Законы движения и покоя). Полное собрание сочинений Мопертюи издано в Лионе в 1768 году.
Мопертюи известен и по своим отношениям к Вольтеру. Последний написал эпиграмму на безмерное честолюбие Мопертюи, позволившего изобразить себя сдавливающим одной рукой Землю. Нападки Мопертюи на Кёнига, оспаривавшего изобретение теории наименьшего действия, заставили Вольтера написать, сверх «Micromegas», ещё «Docteur Akakia, médecin du pape». Нападки Вольтера нанесли сильный удар репутации Мопертюи и даже ускорили его смерть. Умер Мопертюи среди двух монахов-капуцинов: перед смертью он признал, что христианство «ведёт человека к величайшему благу при помощи величайших возможных средств».
К Мопертюи обращены два стихотворных послания прусского короля Фридриха II Великого (как и все стихотворения Фридриха, написанные на французском языке). С немецкого перевода их перевёл на русский язык прозой молодой Г. Р. Державин — в составе знаменитых «Од, сочинённых при горе Читалагае». Под пером Державина, не знавшего французского языка и вдобавок не так разобравшего имя, Мопертюи превратился в «Мовтерпия».
В честь Мопертюи назван кратер на Луне.