Astronome, géodésien.

En 1655, il est nommé professeur d'astronomie au Collège royal. Il est un des 21 premiers membres de l'Académie royale des sciences lors de sa fondation à Paris en 1666. En 1667-1668, il travaille avec Adrien Auzout. Il est l’inventeur de la lunette à visée qui permit de réaliser des nivellements avec précision de l’ordre d’1 cm par km. En 1669-1670, l'Académie le charge de la mesure de l'arc de méridien entre Paris et Amiens. Ses mesures par triangulation l'ont conduit à un résultat de 111 à 112 km pour un degré de latitude, ce qui donne un rayon terrestre de 6 372 km, le rayon actuellement mesuré étant de 6 371 km. En 1671, Picard part au Danemark faire le relèvement de l'observatoire de Tycho Brahe, sur l'île de Hven. Il invite l'astronome Rømer à l'accompagner lors de son retour à Paris. En 1740, l'Académie des sciences fit élever deux pyramides en bordure de la route de Paris à Juvisy-sur-Orge et à Villejuif en mémoire des travaux de Picard, ces deux points ayant servi de base à la triangulation utilisée pour sa mesure de la Terre. Un cratère sur la Lune porte son nom.