O seu pai, Raymond Badiou (1905-1996), foi membro da SFIO (Section française de l'Internationale ouvrière), formando parte da Resistencia francesa durante a ocupación nazi, e alcalde de Tolosa entre 1944 e 1958.
Realizou estudos de filosofía na École Normale Supérieure de París entre 1956 e 1961. Impartiu leccións na Universidade de París e na ENS entre 1969 e 1999, cando foi nomeado director do departamento de filosofía. Tamén imparte cursos no Collège international de philosophie. Foi discípulo de Louis Althusser, influenciado polos seus primeiros traballos epistemolóxicos. Tamén é seguidor de Jacques Lacan e Mao Zedong.
Militante desde novo, foi membro fundador do PSU en 1960. Implicado nos movementos políticos arredor do maio francés, e simpatizante da esquerda maoísta, ingresou na Union des communistes de France Marxiste-Léniniste en 1969. Actualmente participa no grupo L'Organisation Politique, xunto con Sylvain Lazarus e Natacha Michel.
A súa obra principal é L'Être et l'Événement (O ser e o coñecemento, 1988), onde defende que as matemáticas constitúen a verdadeira ontoloxía, ou "ciencia do ente en canto ente". En 2006 publicou a segunda parte, Logique des mondes. L'être et l'événement 2.
Logiques des mondes. L'être et l'événement, 2, Seuil, París, 2006.
Le Concept de modèle. Introduction à une épistémologie matérialiste des mathématiques, Fayard, París, 2007 (reedición, aumentada cun longo prefacio, do libro publicado en 1969).
Petit Panthéon portatif, La Fabrique, París, 2008.