Antoine Henri Becquerel urodził się w Paryżu 15 grudnia 1852 roku, jako członek wybitnej rodziny uczonych i naukowców. Jego ojciec, Aleksander Edmond Becquerel, był profesorem fizyki stosowanej i prowadził badania nad promieniowaniem słonecznym i fosforescencją, a dziadek, Antoine César, był członkiem Royal Society i wynalazcą elektrolitycznej metody wydobywania metali z rud. W 1872 r. wstąpił na Politechnikę, a w 1874 r. do wydziału rządowego w Ponts-et-Chaussées, w 1877 r. został ingénieur, a w 1894 r. awansował na ingénieur-en-chef. W 1888 r. uzyskał tytuł docteur-ès-sciences. Od 1878 r. był asystentem w Muzeum Historii Naturalnej i przejął po ojcu katedrę fizyki stosowanej w Conservatoire des Arts et Metiers. W 1892 r. został mianowany profesorem fizyki stosowanej w Dziale Historii Naturalnej Muzeum Paryskiego. Został profesorem na Politechnice w 1895 r.
Najwcześniejsze prace Becquerela dotyczyły płaskiej polaryzacji światła, zjawiska fosforescencji i absorpcji światła przez kryształy (jego praca doktorska). Pracował również nad zagadnieniem magnetyzmu ziemskiego. W 1896 r. jego dotychczasowe prace zostały przyćmione przez odkrycie zjawiska promieniotwórczości naturalnej. Po dyskusji z Henri Poincaré o odkrytym niedawno przez Röntgena promieniowaniu (promienie X), któremu towarzyszył rodzaj fosforescencji w lampie próżniowej, Becquerel postanowił zbadać, czy istnieje związek między promieniami X a naturalnie występującą fosforescencją. Odziedziczył po swoim ojcu zapas soli uranu, które fosforyzują pod wpływem światła. Kiedy sole zostały umieszczone w pobliżu płyty fotograficznej przykrytej nieprzezroczystym papierem, okazało się, że płyta jest zamglona. Okazało się, że zjawisko to jest wspólne dla wszystkich badanych soli uranu i zostało uznane za właściwość atomu uranu. Później Becquerel wykazał, że promienie emitowane przez uran, które przez długi czas nosiły nazwę od nazwiska ich odkrywcy, powodowały jonizację gazów i że różniły się od promieniowania rentgenowskiego tym, że mogły być odchylane przez pola elektryczne lub magnetyczne. Za odkrycie spontanicznej radioaktywności Becquerel otrzymał w 1903 r. połowę Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, drugą połowę otrzymali Pierre i Marie Curie za badania nad promieniowaniem Becquerela.
Becquerel opublikował swoje odkrycia w wielu pracach, głównie w Annales de Physique et de Chimie oraz Comptes Rendus de l’Academie des Sciences.
W 1889 roku został wybrany na członka Academie des Sciences de France i zastąpił Berthelota na stanowisku dożywotniego sekretarza tego organu. Był również członkiem Accademia dei Lincei i Królewskiej Akademii w Berlinie, między innymi. Został oficerem Legii Honorowej w 1900 r.
Był żonaty z Mlle. Janin, córką inżyniera budowlanego. Mieli syna Jeana, urodzonego w 1878 r., który również był fizykiem: czwarte pokolenie naukowców w rodzinie Becquerel.
Antoine Henri Becquerel zmarł w Le Croisic 25 sierpnia 1908 r.
.