Fisico francese. Compì studi di storia a Parigi in vista di una possibile carriera diplomatica, per poi cambiare rotta e dedicarsi definitivamente alla fisica, e in particolare alla nascente teoria della meccanica quantistica. Già nella tesi di dottorato, discussa nel 1924, espose la teoria che lo avrebbe reso celebre: il dualismo onda-particella e la meccanica ondulatoria. La teoria muoveva dalla considerazione che, così come la radiazione elettromagnetica manifestava, nell'ambito di alcuni fenomeni fisici, caratteristiche tipicamente corpuscolari, anche le particelle – e in particolare gli elettroni - potessero presentare caratteristiche ondulatorie. L'ipotesi del dualismo onda-particella ricevette la conferma sperimentale nel 1927 e, nel 1929, fu premiata con il premio Nobel.

Nel 1928 De Broglie ricevette la cattedra di fisica teorica dell'Istituto Henri Poincaré di Parigi, carica che conservò fino al 1962. Tema dominante della sua attività di scienziato fu il tentativo di dare risposta a un interrogativo riguardante l'approccio statistico adottato dalla meccanica quantistica: tale approccio rispecchia effettivamente la natura fisica della materia, o maschera piuttosto un'ignoranza di fondo delle vere dinamiche dei sistemi? Pare che de Broglie propendesse per la prima delle due ipotesi.

Dal 1933 fu membro dell'Accademia delle scienze e, dal 1943, dell'Accademia di Francia. Inoltre, ricoprì il ruolo di segretario permanente dell'Accademia delle scienze (1942) e di consigliere della Commissione francese per l'energia atomica (1945). Pubblicò numerosi saggi, tra cui Materia e luce (1939), Ottica ondulatoria e corpuscolare (1950), Interpretazioni contemporanee della meccanica ondulatoria (1964) e Quanto, spazio e tempo (1984).