Arago est un astronome très actif et brillant, réputé pour ses aventures mais aussi pour son engagement politique et ses idées avancées.

Son tempérament rebelle le pousse à des coups d'éclat tels que son refus de féliciter Napoléon. Par la suite, alors qu'il achève à Majorque la mesure de la longueur d'un arc du méridien de Paris (1808), il se retrouve pris dans la guerre qui reprend entre l'Espagne et l'Empire, et est fait prisonnier en Espagne, puis à Alger. De retour à Paris, il débute l'étude théorique de la polarisation de la lumière par réflexion que vient de découvrir son ami Malus et démontre que le Soleil est un astre gazeux.

Une fois à la tête de l'Observatoire de Paris, Arago se distingue par l'impulsion nouvelle qu'il donne aux programmes de recherche (c'est à son instigation que Fizeau et Foucault ont mesuré la vitesse de la lumière) et par ses talents de vulgarisateur. On peut dire qu'il fût en France le fondateur de l'astrophysique.