1791年毕业于巴黎综合工科学校，1797年任博韦大学数学教授，1800年任法兰西专科学校数学物理学教授。1808～1894年任巴黎大学理学院天文学教授，其间曾教授物理学，1840～1849年任理学院院长。1803年当选为法兰西科学院院士，1835年出任副院长，1856年任院长。1856年还当选为法兰西语文学院院长。

1804年毕奥和J.-L.盖-吕萨克首次乘气球飞行作科学考察，得到地球磁场随高度无明显变化的结论，并检验了高层大气的成分。也曾同D.-F.-J.阿拉戈合作，研究气体的折射问题。1816年发现电气石的双折射，并以此研究偏振光现象。1820年，他和F.萨伐尔合作研究电磁现象，发现流经导线的电流所产生的磁场强度与其离导线的距离平方成反比，即毕奥-萨伐尔定律，它是现代电磁学理论的基石之一。1835年研究偏振光现象，发现当偏振光穿过糖溶液时其偏振面会发生旋转，即发现了旋光现象，而偏振面的旋转角度可作为糖溶液浓度的度量，从而提供了一种无破坏性的测定糖浓度的方法。这种量糖术在化学分析中极为有用。毕奥因此获得1840年英国皇家学会伦福德奖。

毕奥还研究了玻璃、石英等对太阳紫外线的吸收率，发现它们与可见光的吸收率无关。他与阿拉戈在1806年赴西班牙考察有关子午线测量工作。对陨石现象做了多方调查，论证陨石的存在，并说明天体与地球具有相同构造。在他的多种著作中，以《物理天文学初阶》（1805）闻名。