מחקריו של פרופ' פנטון עוסקים בתחומים שונים כגון מחשבת יהדות ספרד בימי הביניים, יהדות צפון אפריקה, גניזת קהיר, השפעת הצופיות על היהדות בימי הביניים תוך התמקדות בזרם היהודי-סופי של חסידי מצרים, יחסי יהודים-מוסלמים, קבלה, ספרות בלשון ערבית יהודית ועוד. כמו כן לאורך השנים הוא פרסם מהדורות מדעיות של כתביהם של גדולי ספרד, כגון כתאב אלדרר ("ספר פניני המוּסרים ושבחי הקהלים") של ר' יהודה אלחריזי שאותו הוא כינס וההדיר במהדורה חדשה ומתורגמת ביחד עם פרופ' יהושע בלאו ופרופ' יוסף יהלום בשנת 2009.
The Treatise of the Pool al-Maqâla al-Hawdiyya by ‘Obadyah b. Abraham b. Moses Maimonides, edited for the first time from a manuscript in the Bodleian library, Oxford and Genizah fragments, translated by Paul Fenton with a Preface by Prof. G. Vajda, Londres (The Octagon Press), 1981, xvi + 146 + 27 fols texte judéo-arabe + 3 facs.(impression 1995).
David b. Josué Maïmonide, Al-Murshid ila t-Tafarrud wal-Murfid ila t-Tajarrud, Doctor ad Solitudinem et Ductor ad Simplicitatem, édition du texte judéo-arabe avec une traduction hébraïque annotée, précédée d'une introduction, Jérusalem (université hébraïque de Jérusalem, Société Meqisé Nirdamim), 1987, in-8°, 56 + 114 pages.
Obadyah et David Maïmonide, deux traités de mystique juive, Paris (Verdier), 1987, in-8°, 335 pages.
Published Material from Cambridge Genizah Collections : A Bibliography, 1896-1980, edited by S. Reif assisted Paul Fenton, Cambridge, Cambridge University Press, 1989, in-4°, 608 pages.
Handlist of Judeo-Arabic Manuscripts in Leningrad, A Tentative Hand-List of Judeo-Arabic Manuscripts in the Firkovic Collections, compiled by P.B. Fenton, Institut Ben-Zvi, Jérusalem, 1991, in-8°, XVI + 152 p. (en hébreu).
Bibliographie de l’œuvre de Georges Vajda, précédée d'un essai biographique, Louvain-Paris (Collection de la Revue des études juives), 1991, in-8°, 130 pages.
Judah b. Nissim Ibn Malka, Judaeo-Arabic Commentary on the Pirqey Rabbi Eli'ezer with a Hebrew Translation and Supercommentqry by Isaac b. Samuel of Acco, edited from MSS by Paul B. Fenton, Jérusalem, 1991, in-8°, 60 pages.
'Ibn 'Arabi, La production des cercles, traduit et présenté par Paul Fenton et MauriceI Gloton, Paris, (Editions de l’Éclat), 1996, XLVII+46 pages.
Philosophie et exégèse dans le Jardin de la métaphore de Moïse Ibn ‘Ezra, philosophe et poète andalou du XII, Leyde (Etudes sur le Judaisme Médiéval, Brill), 1997, XVI +460 pages.
P. Fenton et R. Gœtschel (éds.), Écriture et expérience mystiques dans les religions monothéistes, Leyde, Brill, 2000.
Séfer Yesirah, ou le Livre de la Création, exposé de cosmogonie hébraïque ancienne, Paris, 2002, 135 pages.
G. Vajda et P. Fenton, Le Commentaire sur le Livre de la Création de Dunash ben Tamîm de Kairouan, Paris-Louvain, 2002, 250 pages.
Joseph b. Abraham Ibn Waqâr, Sefer shorshey ha-qabbâlâh, Principles of the Qabbalah, Los Angeles, 2004, 2+194 p.
Juda Ibn Malka, La Consolation de l’expatrié spirituel, Paris, Ed. De l’éclat, 2008, 189 pages.
Juda al-Harizi, The Book of Pearls, traduction en anglais par P. Fenton, Jérusalem, 2009, 120 pages.
L’Exil au Maghreb, la condition juive sous l’islam 1148-1912, Paris, Presses universitaires de Paris-Sorbonne, 2010, 800 pages.
