Анри Бекерел завършва политехническото училище в Париж, където след това става професор. Научната му дейност се заключава предимно в изследвания в областта на магнитооптиката, фосфоресценцията и радиоактивността.
Откритието на радиоактивността става случайно, докато Бекерел изучава фосфоресценцията на уранови соли.
През 1895 Вилхелм Рьонтген открива високоенергетично и проникващо лъчение (Х-лъчи, наречени рентгенови). Заинтересован от откритието му, Бекерел решава да провери дали луминесцентни вещества, облъчени със светлина, излъчват рентгенови лъчи. Той поставя фотографска плака, обвита в дебела черна хартия, до луминесцентен материал (ураниева сол) за няколко часа на слънчева светлина. Установява, че плаката е просветлена, т. е. ураниевата сол, облъчена със слънчева светлина, излъчва лъчение, което преминава през черната хартия и въздейства върху плаката. За изненада на Бекерел същото се случва и когато плаката и ураниевата сол са на тъмно. Така стига до извода, че е наблюдавал нов тип проникващо лъчение, излъчвано без външно въздействие върху източника.
Така на 1 март 1896 година Бекерел случайно открива радиоактивността.
През следващите няколко месеца Бекерел повтаря експеримента си с други луминесцентни материали и установява, че само ураниевите смеси излъчват спонтанното лъчение, което е открил. Нещо повече, нелуминесцентни ураниеви смеси произвеждат същия ефект, следователно новооткритото лъчение не е свързано с луминесценцията. През май 1896 Бекерел експериментира с чист уран и констатира от 3 до 5 пъти по – интензивно излъчване, отколкото от ураниевата сол. Това мистериозно лъчение, явно свързано е вътрешните свойства на урана, е наречено лъчение на Бекерел.
По – нататъшните изследвания на Бекерел и на негови колеги показват, че лъчението не намалява с времето. През 1900 Мария Кюри открива, че торият също излъчва откритото от Бекерел лъчение и го нарича радиоактивност. През 1903 Бекерел получава половината от Нобеловата награда за физика „за изключителните му заслуги за откриването на естествената радиоактивност". Другата половина от наградата получават Мария Кюри и Пиер Кюри за изучаването на естествената радиоактивност.
Анри Бекерел умира на 25 август 1908 година.