1819. szeptember 18-án született Párizsban. Orvosnak készült, de nem bírta a vér látványát, ezért a fizikát választotta élethivatásul. A tudományon kívül semmi sem érdekelte, teljesen eseménytelen életet élt s betegség vitte el alig 49 évesen, 1868. február 11-én.
Armand Fizeau-val együtt megmérte a fény sebességét. A fénysugár egy fogaskerék fogai között haladt át, majd egy több kilométerre elhelyezett tükörről visszaverődött. A kerék fordulatszámát növelve a visszatérő fény már fogra esett, vagy a következő fogközön haladt át, így a fordulatszám és a megtett távolság ismeretében kiszámíthatták a fény sebességét, amelyet durván 314 ezer kilométernek találtak.
Foucault később már két tükröt használt, az egyiket rögzítette, a másik egy forgóhengeren kapott helyet. A forgó tükörre irányított fénysugár az álló tükörre, majd ismét a forgóra, végül a fényforrásra verődött vissza, de már más szögben. A távolságadatok és a forgássebesség ismeretében Foucault 1862-ben 300 939 kilométerre tette a fénysebességet. (Mai ismereteink szerint ez a szám 299 792 km/s.)
A fény sebességét vízben is megmérte,s az kisebbnek adódott, mint a levegőben. Ezzel egyben pontot tett annak az évszázados vitának a végére is, hogy a fény hullám-e avagy részecskékből áll. Az elmélet szerint a víz a hullámokat lelassítja, a részecskéket felgyorsítja, következésképp a fény hullám.
A Föld forgását bizonyító látványos bemutatóját 1850-ben a párizsi csillagvizsgálóban végezte el, majd 1851-ben nyilvánosan megismételte a Pantheonban. A kupola közepén egy acélszálra vasgolyót függesztett, majd lengésbe hozta az ingát. A szabadon lengő inga tehetetlenségénél fogva lengési síkjának irányát a térben változatlanul megtartja, miközben a Föld tengelyforgása miatt elfordul alatta. Az inga aljára szerelt tű az alászórt homokba belerajzolta a lengés nyomvonalát, így a Földdel együttmozgó szemlélő számára úgy tűnhetett, hogy az inga vált lassan irányt. A lengési sík körbefordulásának ideje függ a hely földrajzi szélességétől, Párizsban 31 óra és 47 perc volt. A Magyarországon 1880. augusztus 25-én a szombathelyi székesegyházban megismételt kísérlet hatalmas feltűnést keltett, mert ez volt az első közvetlen és meggyőző bizonyíték a Föld forgására.
Foucault az elsők között készített mikrofotográfiákat, csillagászati eszközöket tökéletesített, feltalálta a giroszkópot, foglalkozott optikával, mechanikával és elektromágnesességgel. Ő tanulmányozta először a nem lineáris vezetőkben keletkező áramokat, így ezeket róla nevezték el. Neve a szélesebb közönség számára mégsem tudományos eredményei, hanem Umberto Eco A Foucault-inga című regénye nyomán ismert, amelynek kulcsmotívuma az inga eredeti helyén felállított kicsinyített mása.
