A francia haditengerészethez való csatlakozása után, 1819-20-ban részt vett az égei- és fekete-tengeri expedícióban. 1822-ben Louis Isidore Duperrey kapitánnyal először utazta körül a Földet. Második föld körüli útján, 1826–29-ben már ő irányította az Astrolabe, majd harmadik útján a Zélée nevű hajót.
1828-ban Dummont d’Urville felkutatta La Pérouse 1788-ban eltűnt hajóinak nyomait. Új-Zéland és Új-Guinea partjainak nagy részét feltérképezte, sok szigetet fedezett fel, megvizsgálta a Torres-szorost és a Cook-szorost. Sok adatott gyűjtött a csendes-óceáni nyelvekről és természeti viszonyokról. Kutatásainak eredményeit 1830-tól kezdve adta közre nyomtatásban, (Voyage de l’Astrolabe) címmel, 13 kötetben.