Pochodził z rodziny o tradycjach medycznych i zaczął studiować medycynę, ale przerwał studia. W 1848 podał wyjaśnienie zjawiska Dopplera dla fal świetlnych, stwierdzając że możliwa jest obserwacja przesunięcia linii widma, zaś zmiana barwy gwiazdy byłaby obserwowana tylko przy bardzo dużych prędkościach.
Pomiar prędkości światła
Do eksperymentu Fizeau przygotowywał się razem z Foucault, ale ostatecznie obaj wykonali pomiary niezależnie. Pomiaru dokonał między przedmieściami ParyżaSuresnes i Montmartre metodą koła zębatego. Światło było przepuszczane pomiędzy zębami obracającego się koła, następnie odbijało się od lustra ustawionego w odległości 8633 m i wracało ponownie przechodząc między zębami koła do obserwatora. Przy odpowiedniej częstości obrotów koła trafiało na ząb i nie było obserwowane. W lipcu 1849 podał wynik: 315 300 km/s (w przeliczeniu na obecne jednostki).