Перрен родился 30 сентября 1870 года в Лилле. Окончив в 1894 году Высшую нормальную школу в Париже, работал там же и до 1897 года занимался исследованиями катодных и рентгеновских лучей, природа которых ещё не была установлена. Некоторые учёные считали их разновидностью светового излучения.
В 1895 году Перрен установил, что катодные лучи — поток неизвестных отрицательно заряженных частиц.
В 1897 году Перрен защищает докторскую диссертацию и начинает читать новый курс физической химии в
В начале прошлого века вызывало сомнение и существование молекул. Перрен занялся разделом науки, которая позднее получила название молекулярной физики. Открытое ещё в 1827 году Броуновское движение мелких частиц ещё не имело объяснения. В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал работу, где теоретически обосновал молекулярную природу Броуновского движения. Тончайшие эксперименты, проведённые Перреном с 1908 по 1913 год, подтвердили теоретические выводы Эйнштейна.
Перрен предположил, что если движение взвешенных частиц вызывается столкновениями с молекулами, то, по аналогии с хорошо известными газовыми законами, можно вычислить их средние смещения за определенный промежуток времени. Однако частиц нужных для эксперимента размеров и однородности не было.
После многих месяцев кропотливой работы Перрену удалось с помощью центрифуги выделить из млечного сока растений достаточное для экспериментов количество однородных частиц желтоватого вещества гуммигута. Броуновское движение этих частиц в последующих экспериментах полностью соответствовало молекулярной теории.
Перрен также изучал процесс оседания, мельчайших взвешенных частиц, называемый седиментацией. По молекулярной теории частицы, размеры которых меньше определенной величины, вообще не смогут опуститься на дно сосуда из-за постоянных соударений. Если суспензия не подвергается внешним воздействиям, то в ней через некоторое время установится седиментационное равновесие и концентрация частиц не будет изменяться с глубиной.
Перрен провел тысячи экспериментов, с помощью микроскопа подсчитывая число частиц в каплях жидкости с шагом по высоте всего в сотые доли миллиметра.
Результаты экспериментов Перрена совпали с предсказаниями молекулярной теории, и послужили решающим подтверждением существования молекул.
- В 1926 году он получил Нобелевскую премию по физике «за работу по дискретной природе материи и в особенности за открытие седиментационного равновесия».
После оккупации Франции Германией в 1940 году Перрен переехал в США, где его сын преподавал физику в Колумбийском университете.
Умер Жан-Батист Перрен в Нью-Йорке в 1942 году. В 1948 году его останки были перевезены во Францию и захоронены в парижском Пантеоне.