Fou professor a París, a l’École Normale Supérieure (1894-97) i a la Faculté des Sciences (des del 1910). El 1895 trobà que els electrons constituïen la càrrega negativa dels anomenats raigs catòdics. Féu experiments sobre els raigs X, sobre el moviment brownià, etc. Determinà el nombre d’Avogadro per diferents procediments i demostrà l’origen de l’energia solar com una transformació de l’hidrogen en heli. El 1940 se n'anà als EUA. Publicà Les atomes (1913) i Les éléments de la physique (1930), entre altres obres. El 1926 li fou atorgat el premi Nobel de física.