Doctorat per la Universitat de París (1983), és conegut per haver estat el primer (en col·laboració amb P. Grangier, G. Roger i J. Dalibard) a comprovar experimentalment les desigualtats de Bell i així resoldre la paradoxa establerta per Einstein, Podolskij i Rosen sobre la completesa de la mecànica quàntica (experiment d’Aspect). Posteriorment ha treballat en el refredament d’àtoms, i el seu grup fou el primer a aconseguir la condensació de Bose-Einstein d’heli metaestable. És director d’investigació del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).
Ha rebut els premis Servan de l’Acadèmia de Ciències francesa (1983) i Max Born de la Societat d’Òptica d’Amèrica (1999), i la Medalla d’Or del CNRS (2005). L’any 2010 fou guardonat amb el premi Wolf de física i el 2022 amb el premi Nobel de física, ambdós compartits amb Anton Zeilinger i John Clauser, pels seus experiments amb fotons entrellaçats.