拉普拉斯生于诺曼底的博蒙。他父亲是农场主。拉普拉斯早年在学校学习时即已显出数学才能，18岁时（1767年）离家到巴黎，决定从事数学工作。于是带着一封推荐信去找当时法国著名学者达朗贝尔，但被后者拒绝接见。拉普拉斯就寄去一篇力学方面的论文给达朗贝尔。这篇论文出色至极，以至达朗贝尔忽然高兴得要当他的教父，并使拉普拉斯被推荐到军事学校教书。

此后，他同拉瓦锡在一起工作了一个时期，他们测定了许多物质的比热。1780年，他们两人证明了将一种化合物分解为其组成元素所需的热量就等于这些元素形成该化合物时所放出的热量。这可以看作是热化学的开端，而且，它也是继布拉克关于潜热的研究工作之后向能量守恒定律迈进的又一个里程碑，60年后这个定律终于瓜熟蒂落地诞生了。

拉普拉斯把注意力主要集中在天体力学的研究上面。他把牛顿的万有引力定律应用到整个太阳系。1773年解决了一个当时著名的难题：解释木星轨道为什么在不断收缩，而同时土星轨道又在不断膨胀。拉普拉斯用数学方法证明（尽管是近似的），行星的轨道大小只有周期性变化。这就是著名的拉普拉斯定理，从此开始了太阳系稳定性问题的研究。同年，他成为法国科学院副院士。

1784～1785年，他求得天体对其外任一质点的引力分量可以用一个势函数来表示，这个势函数满足一个偏微分方程，即著名的拉普拉斯方程。1785年他被选为科学院院士。他长时间内主要从事大行星运动理论和月球运动理论方面的研究工作。在总结前人研究的基础上取得大量的重要成果，使得这些天体的运动理论系统化。

1786年证明行星轨道的偏心率和倾角总保持很小和恒定，能自动调整，即摄动效应是守恒和周期性的，不会积累也不会消解。拉普拉斯注意到木星的三个主要卫星的平均运动Z1，Z2，Z3服从下列关系式：Z1-3×Z2+2×Z3=0。同样，土星的四个卫星的平均运动Y1，Y2，Y3，Y4也具有类似的关系：5×Y1-10×Y2+Y3+4×Y4=0。后人称这些卫星之间存在可公度性，由此演变出时间之窗的概念。

1787年发现月球的加速度同地球轨道的偏心率有关，从理论上解决了太阳系动态中观测到的最后一个反常问题。

1796年他的著作《宇宙体系论》问世，书中提出了对后来有重大影响的关于行星起源的星云假说。在这部书中，他独立于康德，提出了第一个科学的太阳系起源理论——星云说。康德的星云说是从哲学角度提出的，而拉普拉斯则从数学、力学角度充实了星云说，因此，人们常常把他们两人的星云说称为“康德-拉普拉斯星云说”。

他长期从事大行星运动理论和月球运动理论方面的研究，尤其是他特别注意研究太阳系天体摄动，太阳系的普遍稳定性问题以及太阳系稳定性的动力学问题。在总结前人研究的基础上取得大量重要成果，他的这些成果集中在1799～1825年出版的五卷十六册巨著《天体力学》内。这部著作第一次提出了天体力学的学科名称，是经典天体力学的代表作。此外，他在1796年出版的《宇宙体系论》中具体提出了太阳系起源的星云说，在天文学和自然科学发展上起了重要作用。拉普拉斯在数学上也有重大贡献，是历史上著名的数学家之一。

1799年出版了巨著《天体力学》的头两卷，主要论述行星运动、行星形状和潮汐。同年，他还担任了法国经度局局长，在拿破仑政府中担任过六个星期的内政部长。

1802年出版第三卷，论摄动理论。1805年出版第四卷，论木星四颗卫星的运动及三体问题的特殊解。1825年出版第五卷，补充前几卷的内容。由于拉普拉斯在天体力学上的贡献，他被誉为"法国的牛顿"。

1816年成为法兰西学院院士，1817年任院长。1827年3月5日卒于巴黎。

他发表的天文学、数学和物理学的论文有270多篇，专著合计有4006多页。其中最有代表性的专著有《天体力学》、《宇宙体系论》和《概率分析理论》（1812年发表）。

拉普拉斯曾任拿破仑的老师，所以和拿破仑结下不解之缘。拉普拉斯在数学上是个大师，在政治上是个小人物、墙头草，总是效忠于得势的一边，被人看不起，拿破仑曾讥笑他把无穷小量精神带到内阁里。（法语：et portait enfin l’esprit des `infiniment petits’ jusque dans l’administration.）在席卷法国的政治变动中，包括拿破仑的兴起和衰落，没有显著地打断他的工作。尽管他是个曾染指政治的人，但他的威望以及他将数学应用于军事问题的才能保护了他，同时也归功于他显示出的一种并不值得佩服的在政治态度方面见风使舵的能力。

拉普拉斯写过一篇关于概率的哲学论文，在文中他给出了一个古怪的关于太阳会升起的概率的方程，他声称这个概率是(d + 1) / (d + 2)，d是过去太阳升起的天数。他也意识到这个结果的荒谬性，并随后指出这个概率对他而言是太大了，至少他于当下看不到有什么力量能阻挡日落日出。

有一个关于拉普拉斯与拿破仑的故事经常被引用（尽管其真实性成疑），内容是跟神的存存性有关。其中一个版本如下：

“当拿破仑看到拉普拉斯所著的《天体力学》时，问拉普拉斯，为何在他的书中一句也不提上帝。拉普拉斯明确地回答：u2018陛下，我不需要那个假设。u2019（法语：Je n’avais pas besoin de cette hypothèse-là.）拿破仑将这句话告诉约瑟夫·拉格朗日，拉格朗日却说：u2018这是个好假设！它可以解释许多事情。u2019（法语：Ah! c’est une belle hypothèse; ?a explique beaucoup de choses.）”