Foucault sinh ra tại Paris, là con trai của một người làm nghề xuất bản. Ông chủ yếu học ở nhà, sau đó có thời gian theo học y khoa nhưng đã bỏ ngang để theo đuổi niềm đam mê vật lý học do ông mắc chứng sợ máu.[1] Lúc đầu, ông hướng sự tập trung vào việc cải thiện quy trình chụp ảnh của Louis Daguerre. Ông làm trợ lý thí nghiệm của Alfred Donné trong các bài giảng về giải phẫu học hiển vi trong vòng ba năm.

Ông cùng A. H. L. Fizeau thực hiện một chuỗi các khám phá về mật độ ánh sáng của Mặt Trời và so sánh nó với mật độ cacbon trong đèn hồ quang điện và mật độ canxi ôxít trong đèn hàn ôxi-hiđrô, về sự giao thoa tia hồng ngoại và về sự phân cực màu sắc của ánh sáng.