Jules dumont d'Urville nasce dal padre Gabriel Charles François Dumont,  balivo di Condé-sur-Noireau e signore d'Urville, che ricopriva la carica di giudice presso il tribunale di Condé e dalla madre Jeanne Françoise Victoire Julie, una nobildonna  proveniente da un'antica famiglia della nobiltà rurale della Bassa Normandia. Jules, bambino fragile e spesso malaticcio, dopo la morte del padre trova un punto di riferimento nello zio materno, l'abate di Croisilles, che si occupò della sua educazione impartendogli lezioni di latino, greco, retorica e filosofia. 
A partire dal 1804 frequenta il lycée Impérial di Caen: nella biblioteca di questa città inizia a leggere gli scritti degli enciclopedisti che lo portano ad appassionarsi sempre più ai resoconti dei viaggi di Bouganville, Cook e Anson. Dopo esser stato scartato all'esame di ammissione per l'entrata all'École Polytechnique decide di arruolarsi inaspettatamente in marina.

Le navi del periodo erano prevalentemente al predominio della Royal Navy britannica e tra queste vi era anche quella sulla quale era imbarcato Jules.
Nel 1816 si innamora e decide di sposare la figlia di un orologiaio di Tolone, Adèle Pepin, che era chiaramente sgradita alla madre di quello, che infatti non ha mai incontrato né la nuora né i nipoti.
Tre anni dopo il matrimonio salpa a bordo della Chevrette per una campagna di ricognizione idrografica tra le isole dell'arcipelago greco e, tornato da questa, si imbarca sulla Coquille per raccogliere maggiori informazioni scientifiche sull'area del Pacifico. Nel marzo del 1825 torna in Francia dal suo viaggio sulla Coquille, con la quale è riuscito a raccogliere una grande quantità di animali e piante delle isole Falkland, sulle coste del Cile, del Perù, in Nuova Guinea, in Nuova Zelanda e in Australia. Nel frattempo è cambiato anche caratterialmente: è diventato brusco, poco incline alla socializzazione con gli altri membri dell'equipaggio e persino con un grande disinteresse talvolta anche imbarazzante riguardo all'igiene e ai consigli medici e sanitari. Nel 1826 decide di imbarcarsi sull'Astrolabe per cercare di compiere una circumnavigazione destinata a durare tre anni. Con questo viaggio costeggia l'Australia meridionale, il sud della Nuova Zelanda, l'arcipelago di Tonga e delle Fiji. Durante i primi tredici anni di matrimonio, nonostante fossero stati caratterizzati da continui distacchi, nacquero due figli: il primo morì in tenera età mentre il secondo, chiamato anch'esso Jules, aveva quattro anni quando il padre tornò in patria. Al ritorno gli viene incaricata la stesura del resoconto del suo ultimo viaggio, poi pubblicata in cinque volumi. Viene approvato un nuovo viaggio nel Pacifico: l'ordine ricevuto era quello di puntare verso il polo sud magnetico per tentarne la conquista. D'Urville mostrava per i Poli uno scarso interesse, mostrandone invece molto di più per le destinazioni tropicali, ma ben presto la vanità prese il sopravvento e la possibilità di raggiungere un obiettivo così prestigioso lo allettò.
Le navi salparono da Tolone il 7 settembre 1837 e il viaggio prevedeva le seguenti tappe: l'attraversamento del mare di Weddell e dello stretto di Magellano, costeggio del Cile e il raggiungimento dell'Oceania; successivamente una tappa a Hobart e in Nuova Zelanda; infine, dopo aver attraversato le Indie orientali, doppiare il Capo di Buona Speranza e tornare in Francia. Nel gennaio del 1838 le navi si ritrovarono in un intrico di ghiacci, il quale impedì loro di proseguire verso sud.
Dopo una tappa nelle isole Orcadi Meridionali la spedizione si diresse verso le isole Shetland Meridionali e lo stretto di Brainsfield.
Ma, poiché l'equipaggio incominciava ad ammalarsi a causa delle dure condizioni di navigazione, alla fine del febbraio del 1838 d'Urville  si arrese all'evidenza di non poter proseguire verso sud.  Fu costretto quindi a dirigere le navi verso Talcahuano, in Cile, per curare l'equipaggio malato.
Nei successivi mesi vi furono scali in alcune isole della Polinesia e durante la navigazione dalle Indie orientali alla Tasmania vi furono diverse perdite nell'equipaggio per febbri tropicali. Anche lo stesso D'Urville cominciava ad avere condizioni fisiche pessime , così, approdarono nuovamente a Hobart, dove furono ricoverati i malati. Per questo motivo , ovvero la consistenza ridotta degli equipaggi, voleva partire con una sola delle due navi per un secondo tentativo di raggiungere il Polo Sud, anche se, alla fine, entrambe le navi salparono da Hobart il 1° gennaio del 1840.

L'Astrolabe

Questo secondo tentativo ebbe successo e nel viaggio di ritorno giunsero nuovamente in Nuova Zelanda, attraverso lo stretto di Torres, a Timor, alla Reunion, all'Isola di Sant'Elena e perciò a Tolone. Questa spedizione si concluse quindi il 6 novembre del 1840.
Al suo ritorno Dumont d'Urville fu promosso contrammiraglio e gli fu donata la medaglia d'oro della Societè de geographie, della quale divenne successivamente presidente. Si occupò poi della redazione del resoconto del viaggio, pubblicato tra il 1841 e il 1854.
L'8 maggio 1842 d'Urville decise di andare a Versailles in treno con la sua famiglia, ma il treno deragliò e l'intera famiglia morì in questo disastro ferroviario. Le spoglie di Dumont d'Urville giacciono nel cimitero di Montparnasse, a Parigi.