1876年,他著手研究光線偏振面的旋轉,同時,還研究晶體吸收光譜的現象.1888年,他因這些研究獲得博士學位.從1892年起,貝可勒耳開始對發光進行研究.他研究了許多物質的發光現象,在這些研究的基礎上,他發現了放射性現象.
1896年,貝可勒耳在研究倫琴發現的X射線與可見光之間的聯繫時發現,把鈾鹽放到用黑紙包著的感光片上,即使不用太陽照射,也會使感光片感光出現痕跡,於是發現了鈾能放射出新的射線,這種射線比X射線有更強的穿透能力.貝可勒耳的這一發現,開闢了物理學發展的新階段.1903年,他與比埃爾·居里夫婦一起獲得諾貝爾物理學獎.1908年被選為法國科學院院長.同年8月25日去世.