Fisico francese, si dedicò inizialmente alla fosforescenza e alla fluorescenza, occupandosi dei sali di uranio e scoprendo che questi impressionavano la lastra fotografica mediante dei raggi, detti poi "raggi Becquerel".

La produzione di questi raggi risultava dipendere esclusivamente dagli atomi di uranio presenti nella specie chimica in esame e non da altre variabili, come, ad esempio, la temperatura.

Inoltre, a differenza di quelli luminosi, questi raggi non venivano riflessi e scaricavano i corpi elettrizzati posti nelle vicinanze.

A tale fenomeno i coniugi Curie diedero il nome di "radioattività".
Per questa scoperta, che pose le basi della fisica nucleare, Becquerel ed i Curie ricevettero, nel 1903, il premio Nobel.

Contemporaneamente a F.Giesel e a E.Rutheforord, egli distinse le radiazioni a, fermate da un foglio di alluminio, dalle radiazioni b, più penetranti e da lui stesso identificate poi con i raggi catodici, mentre per le radiazioni g confermò i dati di P.Villard.

Si interessò anche di altri problemi fisici, come l'azione del campo magnetico terrestre sull'atmosfera e l'effetto di un campo magnetico sul piano di polarizzazione della luce, scoprendo così la relazione fra il potere rotatorio e l'indice di rifrazione del mezzo attraversato dalla radiazione luminosa.