Understyrka Pau erbjöd envis tidigt motstånd som matchar Blaine Scullys försök med en av Daniel Ramsey.
Två poäng av Cory Allen efter pausen, assisterad av Steven Shingler, satte Blues i förarsätet.
Men hemmalaget kunde inte kräva bonuspoäng poäng i de sista 20 minuterna, med center Pierre Dupouy hävdar en tröst försök.
Blues kommer att möta andra plats Bath två gånger i december, med båda lagen obesegrad går in i den första av dessa spel i Cardiff den 10 december.
Blues coach Danny Wilson sade: " Jag tyckte att pojkarna spelade riktigt bra. Vi pratade om bonuspoängen, men vi hade en bra nio minuter jag tror att det var att försvara på vår linje.
"Men vet du vad, det är nog bättre för oss och där vi ska ha en riktigt bra försvarsskifte. Medgav att de kom över i slutet men jag tror att det visar några förbättringar på det området.
"Och det visade pojkar slåss tills spelet var slut.
"Det är trevligt när du kan gå ut där och backar poäng tre fantastiska försök av första fasen, utanför fasta set-stycken pjäser som är viktigt och visar en blandning till vårt spel."
Cardiff Blues: Dan Fish; Alex Cuthbert, Cory Allen, Garyn Smith, Blaine Scully; Steven Shingler, Lloyd Williams; Gethin Jenkins, Kirby Myhill, Taufa'ao Filise, Jarrad Hoeata, James Down, Macauley Cook, Ellis Jenkins, Josh Turnbull.
Ersättningar: Matthew Rees, Rhys Gill, Scott Andrews, Seb Davies, Kristian Dacey, Tomos Williams, Jarrod Evans, Matthew Morgan.
Pau: Charly Malie; Louis Dupichot, Bastien Pourailly, Pierre Dupuy, Marvin Lestremeau; Santiago Fernandez, Thibault Daubagna; Jérémy Hurou, Quentin Lespiaucq Brettes, Sylvain Charlet, Masalo Tutaia, Daniel Ramsay (kapt), Pierrick Gunther, Sean Dougall, Ben Mowen.
Ersättningar: Lucas Rey, Geoffrey Moise, Joel Sclavi, Fabrice Metz, Giovanni Habel Kuffner, Thierry Lacrampe, Romain Buros, Baptiste Pesenti.
Domare: JP Doyle (England)
Rörande domare: Wayne Barnes (England), Gareth Copsey (England)
Citeringskommissionär: Gordon Black (Irland)
Närvaro: 6,516
Cardiff Blues flyttade till toppen av Pool 4 i European Challenge Cup med en bekväm hemma seger över Pau.