Les Entretiens sur la pluralité des mondes, publiés en 1686, apportèrent la consécration à Fontenelle, lui ouvrant notamment les portes de l'académie des Sciences. L'ouvrage est divisé en cinq entretiens, ou "Soirs", puisque l'auteur imagine qu'ils eurent lieu la nuit, chez une marquise dont il était l'hôte. Alors qu'il se promenait avec elle dans un parc, au détour d'un chemin, la conversation dériva sur les astres, le ciel, les corps célestes. L’intérêt de l'ouvrage vient d'abord du fait qu'il est une excellente vulgarisation scientifique ; de façon simple et claire, Fontenelle explique le système solaire d'après la révolution copernicienne et le mouvement des astres selon la philosophie cartésienne. Logique avec lui-même, il écrivit l'ouvrage en français, alors que, jusque-là, les questions de philosophie était traditionnellement débattues en latin ; il estimait que ce chois ne pouvait être que profitable aux érudits comme aux ignorants. A cette époque, le monde des savants était peut-être acquis à l'héliocentrisme, mais le grand public était encore loin d'en être persuadé.

 Fontenelle aborde le thème de la pluralité des mondes de façon scientifique. Il ne s'agit donc pas pour lui de faire un voyage dans un autre monde, comme Cyrano de Bergerac, pour regarder le nôtre de façon critique. Non, Fontenelle examine très sérieusement la probabilité de la vie et de la pensée sur d'autres planètes. Si cette probabilité se vérifiait, elle aurait évidemment des conséquences philosophiques, et c'est là l'autre intérêt de l'ouvrage. Mélangeant habilement et sur un ton plaisant, parfois avec humour, les faits scientifiques et les explications philosophiques, Fontenelle propose à son interlocutrice, et au lecteur, une réflexion sur le monde, éclairée du jour nouveau de la science. Ainsi, l'abandon des idée de Ptolémée (la Terre au centre de l'univers) oblige l'homme à ne plus se considérer comme le centre de l'univers et à observer un relativisme prudent. Tandis que l'explication des mystères de la nature remet en question le sentiment religieux.  

"Les Entretiens sur la pluralité des mondes sont un des livres les plus important de l'époque. En eu convergent bien des courants du XVIIe siècle, tant dans la pensée que dans l'art littéraire. Ils sont d'autre part à l'origine de bien des traits caractéristiques du XVIIIe siècle... S'ils ont perdu leur valeur de manuel d'astronomie, ils restent un chef d'oeuvre littéraire de premier plan... C'est par le style que ces Entretiens nous charment. Nous prenons plaisir à cette conversation élégante, à ces évocations sans cesse renouvelées, à cette curiosité sans cesse en éveil, à tant de rapprochement piquants et enfin à ces images ingénieuses mais d'une simplicité éloquente. On peut être plus savant que Fontenelle, mais on ne saurait le dépasser dans l'art de bien dire et de faire comprendre. " (A. Calame - Introduction aux Entretiens sur la pluralité des mondes)