Kastler 1920-tól a párizsi École Normale Supérieure-ön tanult, majd Franciaországban a Bordeaux-i és a Clermont-Ferrand-i, Belgiumban a Leuveni Egyetem természettudományi karán, 1941-től 1968-ig pedig az École Normale Supérieure-en tanított. A Nobel-díj elnyerése idején az École profeszora és a fizikai laboratórium társigazgatója volt. Hosszú, eredményes tanári pályája alatt egy egész francia fizikusnemzedéket nevelt fel. 1968-tól 1972-ig, visszavonulásáig, a Nemzeti Tudományos Kutatóközpont igazgatója volt. Részt vett a békemozgalmakban és a nukleáris fegyverkezés ellen küzdő csoportokban.
Kastler Nobel-díjjal elismert eredményei tették
lehetővé, hogy az atomszerkezetet azoknak a sugárzásoknak
a segítségével vizsgálják, amelyeket
a fénnyel vagy rádióhullámokkal gerjesztett
atom bocsát ki. Módszerével egy adott közegben
az atomok nagy hatásfokkal gerjeszthetők, közülük
sokan magasabb energiaállapotba kerülnek, ezt nevezik "optikai
pumpálásnak". Az atom gerjesztésére alkalmazott
fényenergiát az atom újra kibocsátja, ezért
az optikai pumpálás fontos lépést jelentett
a mézer és a lézer megalkotásához vezető
úton.