Graduat per la Universitat de Grenoble (1967), es doctorà el 1973 per la Universitat de París IV (Université Pierre et Marie Curie, actualment la Sorbona). Després d’una estada postdoctoral a la Universitat de Califòrnia (Berkeley), s’incorporà a l’École Polytechnique de París fins el 1977, que passà al Laboratori d’Energies Làser de la Universitat de Rochester (Nova York). El 1985, amb Donna Strickland, a qui dirigia la tesi doctoral, aconseguí generar impulsos làser de màxima intensitat i durada ultracurta, amb la qual cosa s’evitava la destrucció dels aparells que la produïen. La tècnica, coneguda per la sigla CPA (de l’anglès chirped pulse amplification), té aplicacions en física nuclear, física de partícules i cirurgia ocular, entre d’altres. El 1988 passà a la Universitat de Michigan, on fundà el Center for Ultrafast Optical Science. Al seu retorn a França (2005) es reincorporà a l’École Polytechnique on, fins el 2008, dirigí el Laboratori d’Òptica Aplicada. Fou impulsor de l’Extreme Light Infrastructure iniciat aquest any, conjunt de tres instal·lacions a la República Txeca, Polònia i Hongria per a la generació de làsers de màxima potència. Ha estat distingit, entre d’altres, amb la Medalla Charles Hard Townes Medal de l’Optical Society of America (2009), l’Arthur L. Schawlow Prize in Laser Science de l’American Physical Society (2018) i el premi Nobel de física, compartit amb Donna Strickland i Arthur Ashkin.