Именно на жизненном опыте основаны первые его сочинения. Опыт военной службы в Германии отразился в трактате «О метании дротиков с коня» (до 52 г. н. э.), в котором речь шла также о некоторых вопросах коневодства (Ест. ист. VIII. 162). С 47 по 50 г. Плиний был префектом алы, т. е. начальником конного отряда, в провинции Нижняя Германия, а в 50—51 гг. он исполняет обязанности военного трибуна в Верхней Германии, которой тогда управлял уже упомянутый Помпоний Секунд. После смерти последнего, уже вернувшись в Рим, Плиний пишет «Жизнь Помпония Секунда» в двух книгах, которые явились «как бы долгом памяти друга» (Письма. III, V. 3). Тогда же Плиний заканчивает большое историческое произведение «Германские войны» в 20 книгах. За этим произведением следуют «Учащиеся», руководство по риторике, которым пользовался такой авторитетный представитель римской риторики, как Квинтилиан, и в котором также отразился жизненный опыт, поскольку Плиний участвовал в судебных разбирательствах, а это требовало владения ораторским искусством. Большой резонанс в среде римской образованной публики вызвало сочинение «Сомнительные речения» (об этом говорит сам Плиний — Ест. ист. Предисл. 2, 8), в котором рассматривались вопросы грамматики и словоупотребления. «Сомнительные речения» писались в «последние годы Нерона, когда рабский дух сделал опасной всякую науку, если она была чуть смелее и правдивее» (Письма. III, V. 5). После смерти Нерона было написано историческое сочинение в 31 книге «От окончания Авфидия Басса», освещавшее события 40—70-х годов н. э. Все перечисленные здесь произведения не сохранились, хотя и были популярны в античности. До нас дошла только «Естественная история», работе над которой были посвящены последние годы жизни писателя. Материалы к ней он начал собирать задолго до написания — после его смерти было обнаружено 160 записных книжек, исписанных мелким почерком, и, разумеется, эта работа совмещалась с активной административной деятельностью в качестве прокуратора в Проконсульской Африке в конце 50-х годов, в Испании в 60-х. После смерти Нерона (68 г.) Плиний, возможно, был префектом ночной стражи Рима, а затем, в 70-е годы, когда императором был уже Веспасиан, с которым его связывали узы дружбы, Плиний получает должность командующего Мизенским флотом. При этом он исполнял обязанности префекта флота, оставаясь большую часть времени в столице.
Плиний Младший оставил ценные свидетельства о распорядке дня, об отношении к должностным обязанностям и научным занятиям своего дяди. Рано утром, как правило, затемно, Плиний Старший отправлялся к Веспасиану с докладом, а затем по своим должностям. Домой он возвращался к завтраку, после которого ему читали, а он делал заметки и выписки. «Без выписок он ничего не читал и любил говорить, что нет такой плохой книги, в которой не найдется ничего полезного» (Письма. III, V. 10). Эти занятия летом сопровождались обычно приемом солнечных ванн. После второго завтрака Плиний немного спал, а затем уже за обедом снова продолжалось чтение и делались беглые заметки. Не терялись даром ни часы бани, ни время, уходившее на путешествия. Всегда рядом с Плинием были чтецы и скорописцы, а он всегда что-то слушал или диктовал. Много работал Плиний и сам, без посторонней помощи, в основном, ночью. О своих научных занятиях он говорил скромно: «…я ведь только человек, притом занятый служебными обязанностями; я занимаюсь этим трудом только в обрезки времени, т. е. в ночные часы» (Ест. ист. Предисл. 18). Племянник его характеризовал как человека «острого ума, невероятного прилежания и способности бодрствовать» (Письма. III, V. 8).
Летом 79 г. Плиний Старший находился в Мизене близ Неаполя, лично командуя доверенным ему флотом. 24 августа в этом районе произошло извержение Везувия, уничтожившее три приморских города — Помпеи, Геркуланум и Стабии. Вначале появилось огромное облако, по форме напоминавшее пинию. «Явление это, — писал Плиний Младший, — показалось дяде, человеку ученому, значительным и заслуживающим ближайшего ознакомления» (Письма. VI, XVI. 7). Он приказывает снарядить для этого небольшое, легкое судно. Однако, узнав о масштабах надвигающейся опасности, Плиний прилагает усилия прежде всего к организации спасения населения — «то, что предпринял ученый, закончил человек великой души» (Письма. VI, XVI. 9). Во главе эскадры он отправляется в Стабии. Но и здесь, выполняя долг представителя власти, Плиний не изменяет и своим естественнонаучным интересам — «он спешит туда, откуда другие бегут… стремится прямо в опасность и до того свободен от страха, что, уловив любое изменение в очертаниях этого страшного явления, велит отметить и записать его» (Письма. VI, XVI, 10). Разбушевавшееся море не позволило вовремя отчалить, и Плиний, страдавший, видимо, астмой, умер, задохнувшись от тяжелых серных паров.