Nasce em Paris e estuda matemática, astronomia, química, física, botânica e geologia. Aos 23 anos é premiado pela Academia de Ciências da França por seu Relatório sobre o Melhor Sistema de Iluminação de Paris. Em 1768 ingressa na academia como coletor de impostos e inspetor-geral das pólvoras e salitres. Entre 1785 e 1787, participa da comissão de agricultura governamental. Apresenta no Tratado Elementar de Química (1789) os fundamentos da nova nomenclatura, criada com o químico Berthollet com base no conceito de elemento químico.
É famosa sua lei da conservação das massas, a Lei de Lavoisier, acima citada. Com a Revolução Francesa, elege-se deputado suplente dos Estados Gerais. Em 1790 participa da comissão de estudos sobre o novo sistema de medidas e, no ano seguinte, torna-se secretário do Tesouro francês.
É preso em 1793, no chamado Período do Terror, em que a Convenção persegue os coletores de impostos e fecha as academias de ciências, consideradas reacionárias. Condenado à morte na guilhotina, é executado no ano seguinte em Paris.