Eredetileg építésznek készült, matematikát és fizikát tanult, anyagi helyzete miatt azonban tanulmányait nem tudta befejezni. Jérôme de Lalande álláshoz segítette a tengerészetnél, ahol megismerkedett Charles Messier-vel, akivel szorosan együttműködött a mélyég-objektumok és üstökösök tanulmányozásában. A Messier-katalógus objektumai közül számosat Méchain fedezett fel. Nevéhez fűződik több üstökös felfedezése is. Számos térképészeti feladatot végzett. Részt vett a méter mértékegység meghatározása céljából végzett második nagy fokmérésnek, melynek során a Párizson áthaladó meridián egy szakaszát nagy pontossággal mérték meg. A megmérendő meridián szakasz északi részének mérését Delambre vezette. 1782-ben megkapta a tudományos akadémia nagydíját, majd ugyanezen évben tagja is lett a testületnek.