Antoine Henri Becquerel est né à Paris le 15 décembre 1852, membre d’une famille distinguée de savants et de scientifiques. Son père, Alexandre Edmond Becquerel, était professeur de physique appliquée et avait fait des recherches sur le rayonnement solaire et sur la phosphorescence, tandis que son grand-père, Antoine César, avait été membre de la Royal Society et l’inventeur d’une méthode électrolytique pour extraire les métaux de leurs minerais. Entré à l’École polytechnique en 1872, puis à l’administration des Ponts-et-Chaussées en 1874, il devient ingénieur en 1877 et est promu ingénieur-en-chef en 1894. En 1888, il obtient le grade de docteur-ès-sciences. Depuis 1878, il était assistant au Muséum d’histoire naturelle et remplaçait son père à la chaire de physique appliquée du Conservatoire des Arts et Métiers. En 1892, il est nommé professeur de physique appliquée au département d’histoire naturelle du Muséum de Paris. Il devient professeur à Polytechnique en 1895.
Les premiers travaux de Becquerel portent sur la polarisation plane de la lumière, sur le phénomène de phosphorescence et sur l’absorption de la lumière par les cristaux (sa thèse de doctorat). Il a également travaillé sur le sujet du magnétisme terrestre. En 1896, ses travaux précédents sont éclipsés par sa découverte du phénomène de la radioactivité naturelle. Suite à une discussion avec Henri Poincaré sur le rayonnement récemment découvert par Röntgen (les rayons X) et qui s’accompagne d’une sorte de phosphorescence dans le tube à vide, Becquerel décide de rechercher s’il existe un lien entre les rayons X et la phosphorescence naturelle. Il avait hérité de son père une réserve de sels d’uranium, qui phosphorescent sous l’effet de la lumière. Lorsque les sels ont été placés près d’une plaque photographique recouverte de papier opaque, on a constaté que la plaque était embuée. Le phénomène s’est avéré commun à tous les sels d’uranium étudiés et on en a conclu qu’il s’agissait d’une propriété de l’atome d’uranium. Plus tard, Becquerel montra que les rayons émis par l’uranium, qui portèrent longtemps le nom de leur découvreur, provoquaient l’ionisation des gaz et qu’ils différaient des rayons X en ce qu’ils pouvaient être déviés par des champs électriques ou magnétiques. Pour sa découverte de la radioactivité spontanée, Becquerel reçoit la moitié du prix Nobel de physique en 1903, l’autre moitié étant attribuée à Pierre et Marie Curie pour leur étude du rayonnement de Becquerel.
Becquerel publia ses découvertes dans de nombreux articles, principalement dans les Annales de Physique et de Chimie et les Comptes Rendus de l’Académie des Sciences.
Il fut élu membre de l’Académie des Sciences de France en 1889 et succéda à Berthelot comme secrétaire à vie de cet organisme. Il était également membre de l’Accademia dei Lincei et de l’Académie royale de Berlin, entre autres. Il a été fait officier de la Légion d’honneur en 1900.
Il était marié à Mlle Janin, fille d’un ingénieur civil. Ils ont eu un fils Jean, né en 1878, qui était également physicien : la quatrième génération de scientifiques dans la famille Becquerel.
Antoine Henri Becquerel est décédé au Croisic le 25 août 1908.