После окончания университета, в 1749 году, Гольбах возвратился в Париж, где вскоре познакомился с Дидро. Это знакомство, перешедшее в дружбу, сыграло огромную роль в жизни и творчестве обоих мыслителей. К моменту возвращения в Париж Гольбах не был уже новичком в вопросах философии. В семье Франциска Адама де Гольбаха религия не была в почете, здесь царил дух свободомыслия. «Все располагало к тому, — пишет Шарбоннель, — чтобы он (Поль Гольбах) очень рано проникся освободительными и антирелигиозными идеями: превосходное образование, окружение людей, скептически настроенных в отношении религии». У барона было шестьдесят тысяч ливров годового дохода. Но никто так благородно не пользовался своим богатством. Он говорил Гельвецию: «Вы поссорились со всеми, кому оказали услугу. Я сохранил всех моих друзей». И говорил чистую правду. Аристократ и богач, он был удивительно демократичным». Человек наиболее просто простой», — говорила о нем баронесса Гольбах (После смерти первой жены, урожденной Дэн, он женился на ее сестре, по-французски Шарлотте, или, на немецкий лад, Каролине). Он обожал Францию. И во время путешествия по Англии постоянно ловил себя на мысли о Париже.
Были у него и слабости. Современники замечали, что он любил посплетничать. Дидро подшучивал над склонностью барона читать всем свои произведения, называл его странным существом, огорчался тем, что этот человек, у которого, казалось бы, имелось все, чтобы быть счастливым, постоянно страдал.
В Париже Гольбах открыл салон, где собирались философы, ученые, литераторы, политики, люди искусства. Салон этот стал центром философской и атеистической мысли предреволюционной Франции. Дважды в неделю для гостей устраивались обеды. Посетителями знаменитого салона Гольбаха были Дидро, Д'Аламбер, Руссо, Гримм, Бюффон, Монтескье, Кондильяк и многие другие замечательные мыслители. По их же свидетельству в салоне Гольбаха имелась специальная антирелигиозная библиотека, в которую поступала из разных концов мира как легальная, так и нелегальная литература.
Широкие познания во многих областях науки и культуры и огромный популяризаторский талант Гольбаха ярко проявились в издании «Энциклопедии, или Толкового словаря наук, искусств и ремесел». Друзья и современники Гольбаха все без исключения отмечали его энциклопедическую ученость, редкое трудолюбие, самостоятельность суждений и исключительную честность. Писать и редактировать статьи для «Энциклопедии» он начал сразу же после того, как обосновался в Париже и познакомился с Дидро на одном из представлений парижской оперы. Поводом к знакомству и сближению, по-видимому, послужила статья Гольбаха о современном ему состоянии французской оперы, в которой он подверг критике музыкальные вкусы аристократической публики. Точки зрения Дидро и Гольбаха по вопросам литературы и искусства совпадали. Они, например, выступили с одинаковыми замечаниями в адрес одноактной комической оперы Жан Жака Руссо «Деревенский колдун».
Мейстер, секретарь Гримма и соредактор его «Корреспонденции» писал о Гольбахе: «Я не встречал человека более ученого и универсально образованного».
Морелле говорил, что Гольбах был одним из самых образованных людей своего времени и владел многими языками: немецким, французским, английским, итальянским, греческим и латинским. Гольбах никогда не был простым регистратором умных мыслей, высказываемых при нем выдающимися посетителями его салона. Мармонтель, описывая в своих мемуарах салон Гольбаха на улице Сен-Рош, отмечал: «Гольбах, который все читал и никогда ничего интересного не забывал, обильно уснащал свою беседу сокровищами своей памяти. В его салоне я, укрепляя свою душу, развивал, оплодотворял и расширял свою мысль и знания».
Близкий друг и помощник Гольбаха Нэжон вспоминал о нем: «Каков бы ни был предмет его бесед, — разговаривал ли он с друзьями или совсем чужими людьми, — Гольбах с необычайной легкостью возбуждал среди своих слушателей энтузиазм к тому искусству или науке, о которых он говорил; и всякий, покидая его, жалел, что он не отдался той отрасли знания, о которой в тот день говорил хозяин салона; всякому после этого хотелось стать более просвещенным и образованным, всякий восхищался ясностью ума, справедливостью суждений и необычной стройностью, с которой Гольбах излагал свои идеи. Его знали и уважали все ученые Европы. Иностранцы, которые имели какую-нибудь известность, мечтали быть принятыми в его общество».
И наконец, сам Дидро не раз отмечал, что Гольбах «обладает оригинальным характером и идеями» и что он «не меняет с легкостью своего мнения». Дидро высоко ценил этическое учение Гольбаха. Рекомендуя в представленном русскому правительству «Плане университета» в качестве учебного пособия «Всеобщую мораль» Гольбаха, Дидро писал: «Все должны читать и изучать эту книгу, особенно юношество должно воспитываться в соответствии с принципами «Всеобщей морали». Пусть будет благословенно имя того, кто дал нам «Всеобщую мораль».
Отзыв Дидро о Гольбахе как о человеке оригинальной мысли и твердых убеждений подтверждается характером отношений автора «Системы природы» с Руссо, Вольтером, Юмом, Д'Аламбером и некоторыми другими выдающимися мыслителями того времени. Знакомство Гольбаха с Жан Жаком Руссо произошло почти в одно и то же время, что и с Дидро. Однако это знакомство не только не перешло в дружбу, но вскоре окончилось разрывом всяких отношений между ними. Руссо не воспринял ярко выраженный, воинственный атеизм Гольбаха, его напугало непримиримое отношение молодого философа ко всему, что было связано с признанием Бога и религии, хотя безупречную нравственность Гольбаха, его высокие гражданские качества Руссо ценил очень высоко.
Портрет добродетельного атеиста, выведенного в романе «Новая Элоиза» под именем Вольмара, по признанию Руссо, написан с Гольбаха. Знакомство Гольбаха с Д'Аламбером также не переросло в дружбу и не привело к полной согласованности действий в силу того, что Д'Аламбер не разделял крайних материалистических и атеистических убеждений Гольбаха. Очень сдержанно Гольбах относился и к Вольтеру. Ни Юм, ни красноречивый аббат Галиани, ни Вольтер не смогли заронить зерна сомнения в душу Гольбаха и поколебать его материализм и атеизм.
В самые острые моменты идейной борьбы Гольбах был ближайшим помощником и опорой Дидро. Главным образом благодаря огромным усилиям и горячему энтузиазму этих двух людей стало возможным завершение такого колоссального труда, как издание «Энциклопедии». Роль Гольбаха в этом деле поистине огромна. Гольбах был автором множества статей, редактором, ученым консультантом, библиографом и даже библиотекарем (он обладал богатейшим собранием книг по различным отраслям знаний — в каталоге его библиотеки числилось 2777 книг).
В труднейшее для энциклопедистов время с непоколебимой стойкостью и отвагой Гольбах продолжал начатое дело и своим примером вдохновлял других сотрудников. Кроме того, он оказывал постоянную материальную поддержку.
В научных, академических кругах того времени Гольбах был известен как прекрасный натуралист. Он являлся членом маннгеймской и берлинской академий наук. 19 сентября 1780 года на торжественном заседании Академии наук в Петербурге Поль Гольбах единогласно был избран почетным членом Императорской Академии наук.
В России Гольбаха знали как активного участника перевода и издания на французском языке книги М В Ломоносова. «Древняя Российская история» Гольбах был одним из первых французских ученых, оценивших труды русского гения и способствовавших распространению его научных идей. С другой стороны, избрание французского философа в состав петербургской Академии способствовало росту его авторитета в передовых кругах русской интеллигенции конца XVIII века, вследствие чего в России стали появляться переводы основных сочинений Гольбаха.
В 60-х годах XVIII века идеологическая борьба буржуазии во Франции вступает в новый этап. Философы, проповедовавшие просвещение, объединяются в салоне Гольбаха. Активизируется издательская деятельность Гольбаха, завершается издание «Энциклопедии». Обстановка для пропаганды идей просвещения улучшается в 1763 году. Из Франции изгоняются иезуиты, в 1765 году правительство вынуждено назначить постоянную комиссию по контролю над монастырями и выработке предложений по сокращению их числа. Поражение Франции в Семилетней войне, и до этого переживавшей уже глубокий кризис, усугубило кризисное положение феодального государства.