Encyclopédie
I 1745 henvendte forlaget André Le Breton seg til Diderot med sikte på å få fram en fransk oversettelse av Ephraim Chambers Cyclopaedia, etter at to andre oversettere hadde trukket seg fra prosjektet. Diderot påtok seg oppgaven med den fremtredende matematikeren Jean Le Rond dAlembert som medregner, men endret snart publikasjonens natur, utvidet omfanget og gjorde den til et viktig organ med radikal og revolusjonerende mening. Han samlet rundt seg et team av dedikerte litterater, forskere og til og med prester, hvorav mange, som ennå ikke var ukjente, skulle sette sitt preg senere i livet. Alle ble sparket med et felles formål: å videreutvikle kunnskap og ved å slå et rungende slag mot reaksjonære krefter i kirke og stat. Som en dictionnaire raisonné («rasjonell ordbok»), skulle Encyclopédie få fram de essensielle prinsippene og anvendelsene til enhver kunst og vitenskap. Den underliggende filosofien var rasjonalisme og en kvalifisert tro på fremgangen til det menneskelige sinnet.
I 1749 ga Diderot ut Lettre sur les aveugles (Et essay om blindhet), bemerkelsesverdig for sitt forslag om å lære blinde å lese gjennom berøringssansen, i tråd med Louis Braille som skulle følges på 1800-tallet, og for presentasjon av det første trinnet i hans evolusjonsteori om overlevelse ved overlegen tilpasning. Denne dristige redegjørelsen for doktrinen om materialistisk ateisme, med sin vekt på menneskelig avhengighet av sanseinntrykk, førte til Diderots arrestasjon og fengsling i Vincennes fengsel i tre måneder. Diderots arbeid med Encyclopédie ble imidlertid ikke avbrutt lenge, og i 1750 skisserte han sitt program for det i et prospekt, som dAlembert utvidet til den viktige Discours prélimin aire (1751). Historien til Encyclopédie, fra utgivelsen av første bind i 1751 til distribusjon av de endelige volumene av plater i 1772, var rutet, men den ultimate suksessen var aldri i tvil. Diderot var uforsøkt av regjeringens sensur av arbeidet og av kritikken av konservative og reaksjonære. Et kritisk øyeblikk skjedde i 1758, ved utgivelsen av det syvende bindet, da dAlembert trakk seg etter å ha mottatt advarsel om problemer og etter å ha lest Rousseaus angrep på artikkelen «Genève.» Et annet alvorlig slag kom da filosofen Helvétius bok De lesprit («On the Mind»), sies å være et sammendrag av Encyclopédie, ble dømt til å bli brent av Paris-parlamentet, og Encyclopédie selv ble formelt undertrykt. Uforsøkt av Voltaires tilbud om å ha publikasjonen videre utenfor Frankrike, holdt Diderot fast i Paris med stor utholdenhet og ga ut Encyclopédies senere bind skjult. Han ble imidlertid dypt såret av oppdagelsen i 1764 at Le Breton i hemmelighet hadde fjernet kompromitterende materiale fra de korrigerte bevisarkene på ca. 10 foliovolum. De sensurerte passasjene, selv om de var av betydelig interesse, ville ikke ha gjort noen merkbar forskjell på virkningen av arbeidet.
Til de 17 volumene av tekst og 11 bind platene (1751–72) bidro Diderot med utallige artikler delvis originale, delvis avledet fra forskjellige kilder, spesielt om filosofihistorien («Eclectisme»), sosial teori («Droit naturel»), estetikk («Beau») og håndverk og næringer i Frankrike. Han var dessuten en energisk generaldirektør og hadde tilsyn med illustrasjonene for 3000 til 4000 plater av eksepsjonell kvalitet, som fortsatt er verdsatt av historikere i dag. Filosofiske og vitenskapelige arbeider. Da han redigerte Encyclopédie, klarte Diderot å komponere de fleste av sine egne viktige verk også. I 1751 ga han ut sin Lettre sur les sourds et muets («Brevet om døve og stumme»), som studerer språkets funksjon og tar for seg estetiske punkter, og i 1754 ga han ut Pensées sur linterprétation de la nature ( «Tanker om tolkningen av naturen»), en innflytelsesrik kort avhandling om de nye eksperimentelle metodene innen vitenskap. Diderot publiserte imidlertid få andre verk i løpet av sin levetid. Hans skrifter, i manuskriptform, var kun kjent av vennene hans og de privilegerte korrespondentene til Correspondance littéraire, en slags privat avis redigert av Baron Grimm som ble sirkulert i manuskriptform. Den postume publiseringen av disse manuskriptene, deriblant flere dristige og originale verk innen vitenskap, filosofi og litteratur, har gjort Diderot mer verdsatt i den moderne tid enn han var i Frankrike i løpet av sin levetid.
Blant hans filosofiske verk kan spesiell omtale LEntretien entre dAlembert et Diderot (skrevet 1769, utgitt 1830; «Samtale mellom dAlembert og Diderot» ), Le Rêve de dAlembert (skrevet 1769, utgitt 1830; «DAlemberts drøm») og Eléments de physiologie (1774–80). I disse verkene utviklet Diderot sin materialistiske filosofi og kom til oppsiktsvekkende intuitiv innsikt i biologi og kjemi; ved å spekulere i livets opprinnelse uten guddommelig inngripen, for eksempel, forestilte han evolusjonsteoriene til Charles Darwin og la frem et slående profetisk bilde av materiens cellulære struktur. Diderots spekulasjoner innen vitenskap er av stor interesse, det er den dialektiske glansen av presentasjonen som er eksepsjonell. Hans ideer, ofte framstilt i form av paradoks, og alltid i dialog, stammer fra en følelse av livets uklarheter og en dyp forståelse av kompleksiteten og motsetningene som ligger i menneskets natur.