Memphis Grizzlies (2001-2008)
Under sin första säsong med Grizzlies blev Gasol den första utländska spelaren att vinna NBA Rookie of the Year Award och utsågs till NBA All-Rookie First Team. Han gjorde i genomsnitt 17,6 poäng och 8,9 returer per match, och var också den enda lagmedlemmen som spelade i alla 82 matcher den säsongen. Gasol ledde laget i poäng (19,0 poäng per match) under sitt andra år i Grizzlies, och för andra året i rad spelade han alla 82 matcher. Gasol missade den första matchen i sin karriär, under sitt tredje år, med en fotskada den 5 april 2004, vilket bröt hans rad på 240 spelade matcher i rad. Han tog karriärens 1 500:e rebound den 12 november 2003 mot Orlando Magic och gjorde karriärens 3 000:e poäng den 31 oktober 2003 mot Boston Celtics. Trots att han hade 22 poäng i match 4 mot San Antonio Spurs, den högsta för en Memphisspelare i slutspelet, blev hans lag utslaget i den första omgången och vann inte en enda match mot San Antonio. Detta var både Grizzlies och Gasols första resa till NBA-slutspelet. Han gjorde 31 poäng och blockerade fyra skott den 11 januari 2005 mot Indiana Pacers för att få 5 000 poäng och 500 block i sin karriär och blev därmed den tionde snabbaste spelaren att nå 5 000 poäng/500 block sedan 1973-74. Han hjälpte också sitt lag att ta sig till slutspelet för andra gången i karriären, men de slogs ut i första omgången och vann inte en enda match mot Phoenix Suns.
Under sitt femte år i Grizzlies blev han den 24 mars mot New York Knicks franchisens främsta rebounder genom tiderna när han tog sin 3 072:a rebound i Grizzlies-dräkt. Han gjorde 29 frikastförsök i rad mellan den 24 och 28 januari, vilket är den näst bästa siffran i Grizzlies historia, inklusive två raka matcher med 12-12 från linjen, vilket är den bästa siffran för en enskild match i franchisehistorien. Gasol och Grizzlies återvände till slutspelet för tredje gången i hans och lagets historia. Återigen blev de utslagna i den första omgången och vann inte en enda match mot Dallas Mavericks.
Den 9 februari 2006, när han gjorde sitt första framträdande, valdes Gasol ut för att spela i 2006 NBA All-Star Game i Houston, Texas, som reservcenter för Western Conference. Vid den tidpunkten var han en av fyra spelare som rankades bland Western Conference forwards bland de tio bästa i poäng, rebounds, assist och blockerade skott. Han var den första spanska basketspelaren samt den första Grizzlies-spelaren att någonsin ta sig till All-Star Game.
Gasol missade de första 23 matcherna av NBA-säsongen 2006-07 på grund av en bruten fot som han ådrog sig i slutet av Spaniens semifinalvinst mot Argentina i FIBA:s världsmästerskap 2006. Han skulle sedan bli utsedd till mest värdefulla spelare i turneringen, som Spanien vann. Han hade säsongshögsta 34 poäng (mest av en Grizzly den säsongen) och åtta returer och slog karriär- och franchise-rekord med åtta blockeringar den 29 januari mot Sacramento Kings, och han överträffade Shareef Abdur-Rahim som franchisens ledare genom tiderna när det gäller frikastförsök den 31 januari mot Dallas Mavericks. Han blev all time franchise leader i gjorda field goals den 6 februari mot Houston Rockets och blev all time franchise leader i spelade minuter den 7 februari i Dallas. Han passerade Shareef Abdur-Rahim (7 801 poäng) som Grizzlies främsta poängplockare genom tiderna den 7 mars 2007 mot Toronto Raptors (då 7 809 poäng). Den 24 januari 2007 gjorde Gasol sin andra trippeldubbel i karriären mot Utah Jazz, med 17 poäng, 13 returer och 12 assist. Han noterade också 2 block och en stöld.
Den 1 februari 2008 bytte Memphis Gasol till Los Angeles Lakers tillsammans med en andra valomgång 2010 för Kwame Brown, Javaris Crittenton, Aaron McKie, rättigheterna till Marc Gasol (Pau’s yngre bror), samt 2008 och 2010 års första valomgång. Det har funnits en del kontroverser kring bytet. Chris Wallace förnekade i en ESPN-artikel att han hade fått order av ägaren Michael Heisley att göra Grizzlies mer attraktiva för en potentiell köpare. Wallace sade: ”Ingen satte press på mig att göra detta, och Michael Heisley har faktiskt varit ovillig att flytta Pau”. Han sade också att de hade ”trollat” i vattnet ett tag och haft kontakt med ett antal lag. Han valde Lakers-affären eftersom ”det inte blev bättre än så här”. När Gasol lämnade Grizzlies hade han tolv franchise-rekord, bland annat spelade matcher, spelade minuter, gjorda field goals, gjorda och försökta frikast, offensiva, defensiva och totala rebounds, blockerade skott, turnovers och poäng. Per matchstatistik leder han Memphis i defensiva och totala rebounds tillsammans med blockerade skott.
Los Angeles Lakers (2008-2014)
Den 5 februari gjorde Gasol sitt första framträdande för Lakers i en match mot New Jersey Nets, under vilken han gjorde 24 poäng och hade 12 rebounds i en 105-90 seger över Nets. Den 14 mars stukade Gasol foten i en match mot New Orleans Hornets, då han trampade på lagkamraten Vladimir Radmanovićs fot i den första kvarten. Gasol förväntades missa de återstående tre matcherna av Lakers road trip efter att röntgenundersökningar gav negativt resultat. Gasol återvände till startelvan den 2 april mot Portland Trail Blazers och spelade nästan trettiotvå minuter och noterade 10 poäng, sex returer och sju assist. Han medgav att han kände sig begränsad med svullnaden i fotleden fortfarande närvarande. Gasol hjälpte Lakers att avsluta den ordinarie säsongen med det bästa resultatet i Western Conference (57-25), med honom i startelvan gick Lakers 22-5. Kobe Bryant har också sagt att det klickade från början att spela med Gasol.
I Lakers första match i slutspelet bidrog han med 36 poäng, 16 returer, 8 assist och 3 blockerade skott. När Lakers sopade Denver Nuggets i den första omgången var det Gasols första resa till den andra omgången på fyra försök. Hans förra lag, Grizzlies, misslyckades med att nå slutspelet för andra året i rad. Han bidrog med 17 poäng och 13 returer i match 6 mot Utah Jazz för att hjälpa Lakers att avancera till konferensfinalen. Den 31 maj noterade han karriärens högsta värde på 19 rebounds i en serieavgörande seger mot San Antonio Spurs, och han blev den första spanjoren att nå NBA-finalerna. Gasol gjorde 14,7 poäng per match på 0,532 skott i 2008 års finalserie mot Boston Celtics, vilket var under hans poängsnitt på 18,9 under den ordinarie säsongen. Han ledde dock Lakers i rebounding med 10,2 per match under hela mästerskapsserien, vilket var en ökning jämfört med hans genomsnitt på 8,4 under den ordinarie säsongen. Los Angeles förlorade i sex matcher mot Boston i finalen, inklusive en 131-92-förlust i match 6. I slutspelet var Gasol den näst bästa Laker i poäng (16,9), rebounds (9,3) och assist per match (4,0). Han var ledande i blockeringar per match (1,90) och var tillsammans med Lamar Odom den som hade flest dubbeldubblar i eftersäsongen (10).
Den 2 januari 2009, i en seger mot Utah Jazz, gjorde Gasol sin 10 000:e poäng i karriären. Gasol fick sitt andra All-Star-uttag som reserv i Western Conference-truppen under NBA-säsongen 2008-09, hans första som Laker. Han utsågs också till månadens spelare i Western Conference efter att ha hjälpt Lakers till ett 11-2 rekord för februari månad som inkluderade vägvinster mot Boston och Cleveland. Han avslutade den ordinarie säsongen med ett snitt på 18,9 poäng, 9,6 returer, 3,5 assist och 1 block per match. Gasol vann sedan sin första NBA-mästarring när Lakers besegrade Orlando Magic i finalen 2009.
Den 24 december 2009 skrev Gasol på en treårig förlängning med Lakers värd 64,7 miljoner dollar. Gasol fick sitt tredje All-Star-uttag som reserv i Western Conference och avslutade den ordinarie säsongen med ett snitt på 18,3 poäng, 11,3 returer, 3,4 assist och 1,7 block. I match 6 i den första omgången tog Gasol 18 returer och hans putback i sista sekunden eliminerade Oklahoma City Thunder. I konferenssemifinalen mot Utah Jazz snittade han 23,5 poäng och 14,5 returer, och slutligen i konferensfinalen mot Phoenix Suns snittade han 19,7 poäng med 7,2 returer. I match 7 i NBA-finalen mot Boston Celtics gjorde Gasol 19 poäng, (6-16 FGM-A, 7-13 FTM-A) tog 18 rebounds och spelade in två block när Lakers återigen blev mästare. År 2010 valdes han av Sporting News till den 15:e smartaste idrottaren inom idrotten.
Då han utmanades av Lakers tränare Phil Jackson att vara mer självsäker medan Bryant återhämtade sig från en knäoperation under lågsäsongen, inledde Gasol säsongens första vecka med ett snitt på 25,3 poäng på 52,5 procents skytte, 10,3 rebounds och fem assist per match när Lakers inledde med 3-0. Han utsågs till veckans spelare i den västra konferensen. Han fick sitt tredje raka All-Star-val och hans säsongsgenomsnitt på 19 poäng och 10 returer var nästan identiskt med vad han hade presterat som Laker de tre föregående säsongerna. Pau’s spel förtjänade också att han för första gången i sin karriär blev utnämnd till All-NBA:s andra lag för första gången i sin karriär. I slutspelet nådde Gasol bara ett snitt på 13 poäng med 42 % skott på 10 matcher, och Lakers blev sopa av Dallas Mavericks i den andra omgången. Gasol hade den sämsta prestationen i eftersäsongen i sin karriär. Lakers Hall of Famer och ESPN-analytiker Magic Johnson nämnde Gasol som ett möjligt bytesalternativ för Lakers för att förvärva Magiccentern Dwight Howard. Gasol ignorerade de falska rapporterna om hans relationsstatus med sin flickvän som orsaken till sina dåliga prestationer och har accepterat kritiken mot hans spel som giltig. Under NBA-säsongen 2011-12 utsattes Gasol och lagkamraten Lamar Odom för handelsrykten som involverade den tidigare New Orleans Hornets-guarden Chris Paul. Efter att bytet inte blev av lovade Gasol att det inte skulle påverka hans sätt att spela. Odom, å andra sidan, var arg på Lakers organisation och byttes till NBA-mästaren Dallas Mavericks 2010-11 för ett framtida förstaval i första omgången. Efter att Lakers medkapten Derek Fisher byttes ut i mars 2012, anslöt Gasol sig till Bryant som medkaptener i laget. Han vann 2011-12 säsongens NBA Community Assist Award.
Efter en 1-4 start på säsongen 2012-13 bytte Lakers ut huvudtränaren Mike Brown mot Mike D’Antoni. Gasol kämpade efter sju matcher under D’Antoni, med ett snitt på 10,1 poäng och 8,0 returer samtidigt som han sköt 38,8 procent, och han sattes på bänken i den fjärde kvarten i flera matcher. Laget hade svårt att få Gasol involverad i D’Antonis offensiv, som historiskt sett inte hade haft postspelare som spelade framåt. Gasol rankades endast på 27:e plats i ligan när det gäller post-up poäng med 2,7 per match, vilket är en nedgång från tidigare säsonger då han låg på femte plats 2010-11 och nionde plats 2011-12. Den 18 november 2012, i en seger mot Houston Rockets, gjorde Gasol sin 15 000:e poäng i karriären. Besvärad av seninflammation i båda knäna sedan träningslägret satt Gasol av åtta matcher i december innan han återvände till startelvan. Senare fick han diagnosen plantar fasciit, men fortsatte att spela. General manager Mitch Kupchak berättade för Lakers säsongskortsinnehavare att laget behövde Gasol för att vara mer delaktig. Den 7 januari 2013 fick Gasol ett slag i ansiktet av Denvers JaVale McGee i den fjärde quartern i en 112-105-förlust. Han drabbades av en hjärnskakning, vilket tvingade honom att missa de följande fem matcherna. I sin första match tillbaka kom han från bänken efter att ha startat sina första 345 matcher med Lakers. I nästa match återvände han till startelvan och gjorde 25 poäng mot Toronto, vilket bara var hans andra 20-poängsmatch för säsongen. I nästa match den 21 januari flyttade dock D’Antoni Gasol till en reservroll och satte Earl Clark i startelvan, en förändring som tränaren ansåg vara permanent. Den 5 februari mot Brooklyn Nets slet Gasol av plantar fascia i sin högra fot. Gasol hade stukat fascianan i första halvlek, men spelade igenom ömheten tills han kände att det sprack när han försökte blockera ett skott av Brook Lopez mot slutet av matchen. Han återvände över sex veckor senare den 22 mars efter att ha missat 20 matcher, och D’Antoni återvände honom till startelvan över Clark. Efter en anpassningsperiod på två matcher var Gasols spel stabilt och Bryant insisterade på att Gasol skulle få bollen i inlägget. D’Antoni uppgav att Gasol hade spelat bra sedan januari och tillskrev forwardens tidigare svårigheter till skador och lagets utvecklande offensiva system. ”Jag har mycket mer förtroende för honom nu och han spelar bra”, sade D’Antoni. Han avslutade säsongen med karriärens lägsta poäng (13,7) och målprocent (.466), och hans rebounds (8,6) var hans lägsta sedan hans första säsong i Los Angeles. Han begränsades till karriärens lägsta 49 matcher. Han hade dock tre trippeldubblar i sina sista sju matcher inklusive slutspelet.
Gasol var skyldig 19,3 miljoner dollar 2013-14 under det sista året av sitt kontrakt, vilket kostade Lakers runt 50 miljoner dollar inklusive lyxskatter. Han blev free agent efter säsongen.
Chicago Bulls (2014-2016)
Den 18 juli 2014 skrev Gasol på för Chicago Bulls. Han sade efter att han blivit presenterad: ”Det var en magkänsla. Jag trodde att Chicago skulle passa bäst för mig. Det är en stor utmaning, men jag drivs av utmaningar. Jag ser fram emot det.”
Den 1 januari 2015 noterade Gasol 9 block i karriären, tillsammans med 17 poäng och 9 returer, i segern med 106-101 mot Denver Nuggets. Tio dagar senare gjorde han karriärens högsta 46 poäng på 17 av 30 skott i en 95-87-seger över Milwaukee Bucks. Den 9 april 2015 noterade han ligans bästa 51:a dubbeldubbel för säsongen med 16 poäng och 15 returer i en 89-78-seger över Miami Heat. Han spelade in sin 54:e dubbeldubbel för säsongen i finalen av den ordinarie säsongen den 15 april mot Atlanta Hawks och slutade som ligaledare i dubbeldubbel 2014-15.
Den 5 december 2015 blev Gasol den 116:e spelaren att nå 1 000 matcher i ordinarie säsong. Han hade 13 poäng och 11 returer mot Charlotte Hornets för sin nionde dubbeldubbel för säsongen. Den 25 januari 2016 gjorde han sin första dubbeldubbel i karriärens första kvartal med 13 poäng och 10 returer. Han avslutade matchen med 19 poäng och 17 returer när Bulls besegrades av Miami Heat med 89-84. Den 9 februari utsågs Gasol till Jimmy Butlers ersättare i 2016 års Eastern Conference All-Star-trupp. Den 27 februari gjorde han sin åttonde trippeldouble i karriären och den första som Bull med 22 poäng, 16 returer och karriärens högsta 14 assist i en 103-95-förlust mot Portland Trail Blazers. Vid 35 års ålder blev han den äldsta spelaren att spela in en triple-double sedan Kobe Bryant gjorde det vid 36 års ålder 2014. Den 7 mars spelade han in sin andra trippeldouble för säsongen med 12 poäng, 17 returer och 13 assist i en 100-90-seger mot Milwaukee Bucks och blev därmed bara den fjärde spelaren som är 35 år eller äldre med flera trippeldoubles under en säsong, tillsammans med Jason Kidd, Kobe Bryant och Paul Pierce. Den 2 april, i en förlust mot Detroit Pistons, blev han den 38:e NBA-spelaren att nå 10 000 rebounds i karriären. Han blev också den 36:e med 10 000 poäng och 10 000 returer.
San Antonio Spurs (2016-2019)
Den 14 juli 2016 skrev Gasol på för San Antonio Spurs. Den 11 november 2016 hade han säsongsrekord med 21 poäng och sex assist i en 96-86-seger mot Detroit Pistons. Den 19 januari 2017 blev han avstängd på obestämd tid efter att ha brutit sitt vänstra ringfinger under uppvärmningen före matchen tidigare samma kväll. Han genomgick en operation dagen därpå för att reparera en fraktur på sitt vänstra fjärde metacarpal. Den 24 februari 2017, i en 105-97-seger mot Los Angeles Clippers, hade Gasol 17 poäng och 11 returer från bänken i sin återkomst från 15 matchers frånvaro på grund av fingerskadan. Den 12 april 2017 gjorde Gasol 13 poäng för att nå 20 000 poäng i karriären i en 101-97 finalförlust i grundserien mot Utah Jazz, och blev därmed den andra europeiska spelaren att nå målet efter Dirk Nowitzki.
Den 24 juli 2017 skrev Gasol på nytt kontrakt med Spurs. Den 20 december 2017 hade han 20 poäng och säsongshögsta 17 returer i en 93-91-seger mot Portland Trail Blazers. Den 23 december 2017 gjorde han sin tionde trippeldouble i karriären med 14 poäng, 11 returer och säsongshögsta 10 assist i en 108-99-seger mot Sacramento Kings. Den 26 december 2017, i en 109-97-seger mot Brooklyn Nets, samlade Gasol in sin 10 817:e rebound, vilket innebär att han passerade Jack Sikma på 30:e plats i ligans historia. Den 26 januari 2018, i en 97-78-förlust mot Philadelphia 76ers, blev Gasol den 34:e spelaren i NBA:s historia att spela 40 000 minuter i karriären. Den 25 mars 2018 gjorde han 22 poäng på 10 av 15 skott och tog 13 returer i en 106-103-förlust mot Milwaukee Bucks.
Efter att ha varit med i de första nio matcherna av säsongen 2018-19 missade Gasol de följande 26 matcherna med en stressfraktur i höger fot. Den 1 mars 2019 släpptes han av Spurs i ett buyout-avtal.
Milwaukee Bucks (2019)
Den 3 mars 2019 skrev Gasol på för Milwaukee Bucks. Han spelade tre matcher för Bucks. Den 23 mars rapporterades det att Bucks förväntade sig att Gasol skulle missa nästa månad på grund av en skada i vänster fotled. Gasols skada avslutade hans säsong. Han kunde inte spela i slutspelet och opererade sin skadade fot den 9 maj 2019.
Portland Trail Blazers (2019)
Den 25 juli 2019 skrev Gasol på för Portland Trail Blazers. Den 20 november blev han avskedad av Trail Blazers utan att ha spelat en match för laget.
Comebackförsök
Den 9 december 2020 uttryckte Gasol en önskan om att återvända till NBA och nämnde en återkomst till Lakers som sin drömdestination så att han kunde spela med sin bror Marc.
Tillbaka till FC Barcelona
Den 23 februari 2021 återvände Gasol till Spanien för att spela i Liga ACB-klubben FC Barcelona.