Pero su vocación era otra: el estudio del catalán y su normalización. Decía que lo descubrió un día en el que se disponía a escribir una carta a sus sobrinos y se dio cuenta de que apenas dominaba la lengua que hablaba. Desde entonces el meticuloso ingeniero se dedicó apasionadamente al estudio del catalán para rescatarle de su desuso y ponerlo al día. Esto sucedía en un momento en que en Cataluña —bien desde la segunda mitad del siglo XIX— se había iniciado un proceso de recuperación de la lengua y de la literatura catalanas.
Fabra aportó muchas obras, todas ellas cruciales, como son las Normas ortográficas (1913) y la Gramática catalana (1918). Sin embargo, su obra más relevante es el Diccionario general de la lengua catalana, que salió a la luz pública en 1932.
Excursionista, amante del Liceu, deportista -presidió la Asociación de Tenis de Cataluña-, Pompeu Fabra fue un hombre de gran prestigio científico y muy popular en el país, y entre 1931 y 1936 fue objeto de muchos homenajes. Murió el 25 de diciembre de 1948 en la villa norcatalana de Prada, en el Conflent, donde se había exiliado al instaurarse la dictadura.