1780年，他的三从兄锦城尉朴明源被派到清朝，祝贺乾隆帝七十大寿。他申请作为“子弟军官”一同出行，从五月二十五日到十月二十七日，回国后整理在五个月旅行期间的手稿，花了两年多的时间，写成燕行录中最负盛名的《热河日记》。然而当时朝鲜正祖正在倡导“文体反正”，反对小说、随笔等形式，因此他的这部作品不为正祖所喜，他入仕后，正祖曾命南公辙给他写信批评《热河日记》，并让他写一部“醇正文”以赎“《热河日记》述奇之罪”。

1786年，他在朋友吏曹判书俞彦镐的推荐下，被授予缮工监检役（从九品）的官职。1789年任平市署主簿及司仆寺主簿（从六品），1790年任义禁府都事。1791年升汉城府判官（从五品）。此时俞汉雋上疏批评其升迁太快，于是左迁安义县监，一当就是五年。在此期间，他积极实践自己的利用厚生思想，将安义治理得井井有条。

1796年卸任后，他在汉城桂山洞盖了座草堂，专心写作。不久即被任命为济用监主簿，翌年任沔川郡守。沔川一带有很多天主教徒，正祖想让朴趾源引导他们改宗。在任期间，他应正祖旨意，编辑《课农小抄》，并写了《限民名田议》一文，这也算是他写“醇正文”来补过的一种回应。

1800年迁襄阳府使，不久辞职。此后隐居桂山草堂，直至1805年十月二十日去世。后其孙朴珪寿受知遇于孝明世子及其养子朝鲜高宗，官居右议政，他也因此获得左赞成的追赠。1910年7月获得“文度”的谥号，此时距朝鲜王朝灭亡只有一个月。

朴趾源继承了实学派先驱者柳馨远和李瀷的先进思想，在他的著作中极力提倡研究现实问题，主张改革现行不合理的制度。他反对儒家的“修身齐家”和“治心养性”，主张“利用厚生”。例如在《课农小抄》和《限民名田议》等文章中，就提出了改进耕作方法和限制土地所有等进步主张。与此同时，他还倡导“北学”思想。他通过在清朝的旅行经历，发现一直被看作是“夷狄”的清王朝已经牢牢地掌握着中国的政权并引领着先进的文化。因此，朴趾源在中国的这段时间里，对清朝的许多细节都作了仔细的观察和记录，并分26卷10册撰写了《热河日记》。他在这部作品中主张学习清王朝的先进文化和器物，让贫穷落后的朝鲜也变得富强起来。他的这种思想也吸引了许多年轻学者，由此而形成了北学派。他在自己的著作中强调要将“利用厚生”的北学的精神在现实中体现出来。

朴趾源在文学上反对盲目仿古和追求技巧的形式主义，主张“文以写意”、“法古创新”和“模写真境”，对实学派思想和文学的发展作出了贡献。他在文学上成就最大的是小说和散文。流传下来的有 9篇用汉文写的短篇小说，除《许生传》和《虎叱》外，收录在《放琼阁外传》中的《马驵传》、《秽德先生传》、《闵翁传》、《两班传》、《金神仙传》、《广文传》、《虞裳传》，都是他青年时代的作品。其中不少篇以辛辣的讽刺笔法，揭露社会的种种黑暗。《两班传》写一个不事生产、空谈礼教的“两班”，因无力偿还积欠的官粮，具结出卖两班“名帖”，而买主发现它竟“不值一钱”。《虎叱》写北郭先生与寡妇私通，被人发现，半夜逃到野外，被一只老虎斥为“天下之巨盗，仁义之大贼”，揭穿满口仁义道德的儒学者的伪善面目。《秽德先生传》写掏粪者的勤劳和儒学者吃喝玩乐的寄生生活。《许生传》写弃学经商的许生和“边山群盗”（即农民起义军）在无人岛上建立了一个作者所理想的平等社会。

《热河日记》（26卷10本）是一部纪行文学作品，详细记述了作者1780年出使中国的见闻，有沿途风景和风俗人情的描写，有和中国人士交游的记述。书中有关政治、经济、哲学、文化、历史、天文、地理等的记载，具有重要的史料价值。他创作的汉诗约40余首,如《丛石亭观日出》、《道中乍晴》、《田家》等，大多描绘农民辛勤劳动的场景和田园景色。

朴趾源很多作品长期以抄本流传。1900年由金泽荣以两册本《燕岩集》最早刊行于世，翌年增刊；金泽荣流亡中国后，于1916年在中国上海将他的部分著作辑为三册本的《燕岩集》出版；1931年在朝鲜出版了包括他全部著作在内的六册本《燕岩集》。