Henri Becquerel rođen je 15. prosinca 1852. godine u Parizu u obitelji uglednih znanstvenika. Njegov otac, Alexander Edmond Becquerel bio je profesor primijenjene fizike i bavio se istraživanjima sunčevog zračenja i fosforescencije, dok je njegov djed Antoine Cesar bio član Kraljevskog društva i izumitelj elektrolitičke metode za ekstrakciju metala iz rude nositelja.
Henri je započeo studij na Politehničkom fakultetu 1872. godine, a doktorirao je 1888. godine. Becquerelov najraniji rad se bavio ravninskom polarizacijom svjetlosti, fenomenom fosforescencije i apsorpcijom svjetlosti kristalima (koja je ujedno bila i tema njegove doktorske disertacije). Radio je i na temi zemaljskog magnetizma. 1896. godine njegov prethodni rad zasjenilo je otkriće fenomena prirodne radioaktivnosti. Nakon rasprave s Henrijem Poincareom o zračenju koju je otkrio Röntgen (x-zrake), Becquerel je odlučio istražiti postoji li ikakva veza između x-zraka i prirodne pojave fosforescencije. Od oca je naslijedio veću količinu uranijevih soli, koje prirodno fosforesciraju pri izlaganju svjetlu. Kada su soli postavljene blizu fotografske ploče prekrivne neprozirnim papirom, ploča se zamagli. Utvrđeno je da je fenomen zajednički za sve proučavane soli uranija i te je donio zaključak da je svojstvo atoma uranija. Kasnije je Becquerel dokazao da zrake koje emitira uranij uzrokuju ionizaciju plinova i da se od x-zraka razlikuju po tome što mogu se mogu odbiti električnim ili magnetskim poljima (otkriće alfa i beta zračenja).
Za svoje otkriće spontane radioaktivnosti Becquerel je 1903. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku zajedno s bračnim parom Curie.
Henri Becquerel je bio član Francuske Akademije znanosti, Kraljevske akademije u Berlinu i talijanske Accademia dei Lincei. Na Mjesecu i Marsu postoje krateri nazvani Becquerel, a po slavnom francuskom fizičaru nazvan je i mineral bekerelit na bazi uranija koji se pojavljuje u sitnim kristalima ili kao kora na uranijevom smolincu.
Becquerel je bio oženjen, te je imao sina koji je bio fizičar – četvrta generacija znanstvenika u obitelji Becquerel. Umro je 25. kolovoza 1908. godine.