Malgrat ser autodidacte, Gilson assolí un nivell molt alt pel que fa a les tècniques de composició i instrumentació. Les seves principals influències foren R. Wagner i els músics nacionalistes russos. L’any 1905 estrenà la seva obra mestra, La Mer, composició en la qual havia emprat quinze anys. La seva magnífica orquestració amaga, però, un excessiu conservadorisme quant als mitjans harmònics. Com a teòric, P. Gilson fou autor de tractats d’harmonia i instrumentació que confirmen l’excel·lència de la seva tècnica i el seu tancament envers les novetats en el llenguatge harmònic que es produïren en la seva època. Al seu voltant es formà el grup de joves compositors anomenat Synthétistes, els membres del qual pretenien reconciliar l’avantguarda musical amb les tècniques clàssiques. L’obra de P. Gilson és amplíssima i inclou obres de tots els gèneres, malgrat que avui dia és més aviat recordat com a pedagog.