Peter Andreas Blix' største innsats gjorde han som bygningsarkeolog og kulturminneverner. Han var en pioner innen norsk fortidsvern og den første som foretok vitenskapelige, arkeologiske undersøkelser av norsk middelalder.
Da Blix drog til Hannover for å utdanne seg som arkitekt, fulgte han den vanlige utdanningsvei for den første generasjon av norskfødte arkitekter som erstattet de danske og tyske arkitekter som hadde dominert profesjonen i den første halvdel av 1800-tallet. I Hannover underviste bl.a. arkitekten G. W. Hase, som hadde avgjørende innnflytelse på arkitekturen som denne generasjonen skapte. Imidlertid virker det som om Blix i den første del av sitt yrkesliv først og fremst betraktet seg selv som ingeniør. Hans virke som assistent i Kanalvæsenet og på Stadsingeniørens kontor i Bergen samt hans valg av yrkestittel underbygger dette.
Blix hadde periodevis privat praksis som arkitekt, og tegnet en del villaer og to hoteller, Fleischers på Voss (1887–88) og Mundal i Fjærland i Sogn (1893), begge i en middelalderpreget sveitsertil, hvor steile tak med store flater brytes av små tårn, karnapper og arker på en karakteristisk måte.
Avgjørende for Blix' livsverk ble hans arbeid for jernbanen. Da man startet byggingen av Smålensbanen (Østfoldbanen), skar traseen ut av Kristiania gjennom det gamle Oslo. Levninger av byen kom frem under arbeidene, og Blix satte mye, også egne midler, inn på å dokumentere disse verdifulle kildene til forståelse av middelalderbyen.
1880 ble han leder for restaureringen av Bergens Domkirke og Håkonshallen, arbeider som ble utført etter planer av arkitekt Chr. Christie, leder for Nidaros Domkirkes Restaureringsarbeider. Blix utviklet en bygningsarkeologisk metode, der omhyggelig granskning av originale bygningsrester gav stadig ny informasjon om hvordan bygningen opprinnelig hadde sett ut. Metoden medførte at restaureringsplaner kontinuerlig måtte revideres ut fra den nye kunnskap man fikk. Mangelen på forståelse for et slikt syn førte til at han forlot arbeidet med Håkonshallen 1884.
Mens han arbeidet med restaureringen, fikk Blix tilbud om å kjøpe ferdig tilhugd kvaderstein fra et ikke nærmere angitt sted i Sogn. Blix skjønte at steinen bare kunne komme fra en middelalderkirke som ble planlagt revet, og fant snart ut at dette var Hove kirke i Vik i Sogn. Han fikk privat kjøpt kirken, og benyttet egne midler til en omfattende restaurering 1882–87. I Vik ligger også Hopperstad (Hoprekstad) stavkirke, som på samme måte som Hove var blitt for liten etter Kirkeloven av 1851s krav om kirkers størrelse. Hopperstad ble derfor solgt til Fortidsminneforeningens avdeling i Bergen, for øvrig stiftet av Blix 1871. Foreningen ville etter hvert flytte kirken. Dette var Blix imot, og han tilbød seg å restaurere kirken uten lønn under forutsetning av at den ble stående på sitt opprinnelige sted. Dette arbeidet ble utført 1885–90.
1895 fikk Blix i oppdrag å lage restaureringsplan for Akershus slott med innredning av dette til riksarkiv. Dette medførte nye bygningsarkeologiske undersøkelser, og resulterte i to plansjeverk der han fremla sine planer. De var vitenskapelig basert når det gjaldt anleggets utstrekning i grunnplanet, men de øvre etasjer innebar relativt fantasifulle rekonstruksjoner. Forslaget fremstod i samtiden som preget av et restaureringssyn som var blitt umoderne. De vakte motstand, og ble aldri utført. Ikke desto mindre la Blix grunnlaget for videre undersøkelser av slottet, på samme måte som han la et fundament for norsk bygningsarkeologi som vitenskapelig disiplin. Hans kompromissløse innsats for å bevare kulturminnene på opprinnelsesstedet var årsaken til den offisielle anerkjennelse han fikk.
Blix var en sterk og i mange sammenhenger egenrådig personlighet. Anekdoten sier at han i sin tid på Stadsingeniørkontoret i Bergen etter hvert kom så dårlig ut av det med stadsingeniøren at de til slutt ikke snakket med hverandre, men kun kommuniserte gjennom skrevne lapper, som de skjøv over skrivebordet til hverandre. Det går også historier om hans kontroverser med bygdefolket i Vik, hvis egenskaper som arbeidsfolk han visstnok ikke satte høyt. En gang skal han i frustrasjon ha rodd midtfjords og kastet nøkkelen til Hove kirke for å hindre at lokalbefolkningen skulle komme inn der.
Til tross for stridbarhet og sterk tro på egne løsninger, skildres Blix som en varm og generøs person, ikke minst i Hermann Major Schirmers vakre nekrolog i Fortidsminneforeningens årsberetning for 1900.
Da Blix skjønte at livet gikk mot slutten, reiste han tilbake til Vik. Da han døde der 1901, fikk han sitt naturlige siste hvilested i skipet i Hove kirke. Her ble han således ett med sitt eget livsverk på en måte som er få nordmenn gitt.