Començà els estudis de farmàcia a Alès, i el 1816 entrà al laboratori farmacològic de Le Royer a Ginebra, on inicià els seus estudis en el camp de la química, i col·laborà amb Coindet en la investigació de composts iodats (1818) i amb el fisiòleg Jean-Louis Prévost en certs treballs sobre els fenòmens elèctrics als músculs. El 1823 ingressà al laboratori de l’École Polytechnique de París, que dirigia Thenard, a qui succeí com a professor el 1835. Dumas fou el primer químic francès que introduí els treballs de laboratori dins l’ensenyament, i els seus tractats contenen una gran quantitat d’informació sobre procediments tècnics. La major part dels seus treballs són recollits als Annales de Chimie, als Compte Rendus i a les Mémoires de l’Académie Royale des Sciences, i entre ells cal remarcar una sèrie d’investigacions, sovint amb la col·laboració de Boussingault, sobre la composició ponderal de l’aire, les fermentacions alcohòliques i làctiques, la descomposició de la sang i la interrelació entre els metabolismes vegetal i animal. Treballà també sobre les combinacions de l’arsènic, l’obtenció de l’èter sulfúric i el clorur de iode, bé que on deixà una empremta més forta fou en el camp de la química orgànica, amb els seus treballs sobre la urea, l’àcid benzoic i el mètode per a la determinació de la densitat de gasos que porta el seu nom. Fou ministre d’agricultura i comerç (1849-51) i d’educació, i també secretari permanent de l’Académie des Sciences (1868).