Nació en Nancy, Francia. Estudió en la Escuela Politécnica y en la Escuela de Minas de París. Fue profesor en la Sorbona y miembro de la Academia Francesa de Ciencias. Además de la física y las matemáticas, se dedicó a la filosofía de la ciencia y escribió varios libros famosos sobre metodología. Su primo hermano fue el presidente francés Raymond Poincaré. Recibió numerosos premios, incluida la Medalla Lorenz.