Az École Navale (tengerészeti iskola) elvégzése után kilenc évig tengerésztisztként szolgált. 1904-ben fordult érdeklődése a fizika felé. A család párizsi palotájában jól felszerelt laboratóriumot hozott létre, ahol más fizikusokkal együtt főként az atomszerkezettel kapcsolatos kísérleteket végzett. A forgókristály-módszer bevezetésével megnövelte a röntgen-spektroszkópia pontosságát. Röntgensugaras eljárásokat használt azon erők mérésére, amelyek a különböző elektroncsoportokat az atommaghoz kötik. 1934-ben választották az Académie Française (Francia Akadémia) tagjává, 1946-ban lett a brit Royal Society külföldi tagja. 1942-től 1946-ig a Collège de France professzora volt. Közvetlen leszármazott nélkül halt meg, a hercegi cím testvérére, Louis-ra szállt.