Il commence à dessiner et à noter ses rêves dès sa quatorzième année.

En 1855, il songe à proposer un mémoire sur la théorie du sommeil et des rêves, mais y renonce. En 1859, il publie La Chine devant l’Europe. Professeur de langue chinoise à l’École spéciale des langues orientales, il est nommé commissaire pour l’Empire chinois à l’exposition universelle de 1867. La même année, il publie anonymement Les Rêves et des moyens de les diriger qui reprennent ses propres observations sur les rêves commencées dès l’adolescence. Il y développe une méthode appelée la méthode du rêve lucide qui permet alors « d’explorer le monde onirique avec l’esprit critique de l’état d’éveil », en d’autres termes, état où l’on rêve, pour de bon, complètement endormi, tout en sachant qu’on rêve. Suite à cette fonction de commissaire, il est décoré de la légion d’honneur. En 1874, il est titularisé au Collège de France où il succède à Stanislas Julien à la chaire des langues et littératures chinoises et le tartaro-mandchoues. Il y enseignera jusqu’à la fin de sa vie. En 1878, il est élu membre de l’Académie des inscriptions et belles-lettres. Il meurt en novembre 1892 et est enterré au cimetière Montparnasse.