EL barcelonés fur seleccionado en la tercera posición del Draft de la NBA de 2001 por los Atlanta Hawks, quienes traspasaron sus derechos a los Memphis Grizzlies, donde jugó seis temporadas y media . Así, Pau se convirtió en el jugador no formado en Estados Unidos elegido en el número más alto del draft en aquel momento. Aún no tenía 21 años.
Su brillante primera temporada le valió el reconocimiento de rookie del año de la NBA en 2002. En ese momento era el único jugador de nacionalidad no estadounidense en obtenerlo.

Seis años después la magia del español aterrizó en la casa de Kobe Bryant. En febrero de 2008 fue traspasado a Los Angeles Lakers, donde formó una gran dupla con Kobe Bryant, quien manifestó posteriormente que Pau es uno de los tres jugadores con los que más disfrutó jugando en toda su carrera. En Los Ángeles, Gasol ayudó a los Lakers a llegar tres veces consecutivas a las finales de la NBA (2008-10), que dieron lugar a la consecución de dos Campeonatos de la NBA (2009 y 2010). Se convirtió así en el primer español en ganar un anillo NBA, que pronto fueron dos.
Durante su estancia en Los Ángeles, Pau fue convocado para participar en otros tres All Star Games.
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En 2012, Pau fue condecorado con el premio NBA J. Walter Kennedy Citizenship por su participación en diversas obras benéficas.
