Köztisztviselői családból származott, a College Mazarinban, majd a College de France-ban tanult, 1761-ben a mezieres-i katonai iskolán végzett. 1764-72 között hadmérnök-hadnagyként dolgozott a karib-tengeri Martinique szigetén, ahol a Bourbon-erőd építését vezette. Megromlott egészséggel került haza, életét ezután elsősorban tudományos kutatásainak szentelte.
A fizika szinte minden ágával behatóan foglalkozott, fontos eredményeket ért el a súrlódás, a villamosság és a mágnesesség terén, kutatta a fém- és selyemszálak rugalmasságát, a testek szilárdságát. 1777-ben torziós mérleget szerkesztett – nem tudva az angol John Michell hasonló munkájáról –, ezzel mérte az elektromos és mágneses erőket is, ezt fejlesztette tovább jó száz évvel később Eötvös Loránd. Részletesen vizsgálta a szilárd testek csúszási súrlódását, valamint a lejtőn vízre bocsátandó hajó megtartásához szükséges erő nagyságát. Róla nevezték el a súrlódási és nyomóerő közti összefüggést, amely az egymáson felfekvő testek elmozdulásakor jelentkezik (Coulomb-súrlódás). 1777-ben a mágnestűk készítéséről írt dolgozatot, 1781-ben jelent meg az egyszerű gépek elméletével foglalkozó munkája, amelyért akadémiai díjjal tüntették ki, s tagja lett a Francia Tudományos Akadémiának.
A tudóst 1780 körül a Bretagne-ban tervezett hajózható csatornák terveinek felülvizsgálatával bízták meg. Mivel arra a következtetésre jutott, hogy az építkezésre nincs szükség, mert csak magánérdekeket szolgálna, nem javasolta a munkát. Emiatt koholt váddal bebörtönözték, majd szabadulása után ismét ezt a feladatot kapta, ekkor az érdekeltek ajándékokkal próbálták megvesztegetni. Coulomb egy másodperc-mutatós órát kivéve, amelyre kísérleteihez volt szüksége, mindent visszautasított és nem változtatott véleményén. 1784-ben a vízművek intendánsa, 1786-ban a térképtár őre lett, 1789-ben a forradalom kitörése után blois-i birtokára vonult vissza, ahol gyermekei nevelésével és kutatással foglalkozott. 1802-ben kinevezték közoktatási felügyelőnek.
A szigetelőanyagok tulajdonságait vizsgálva állapította meg, hogy az elektromosság csak a vezetők felületén terjed. Kimutatta: a mágnes nemcsak a vasra, hanem egyes más fémekre is hat, s kimondta, hogy mind az elektromosság, mind a mágnesség távolba ható erő. Hipotézise ugyanakkor kizárta a két jelenségcsoport közti kapcsolatot, s ezt tekintélye révén akkor mindenki el is fogadta.
Torziós mérlegével 1785-ben kísérletileg igazolta az elektromos töltések közötti vonzó és taszító erőhatás törvényét (Coulomb-törvény), megállapítását a következő évben a mágnességre is kiterjesztette. Ez volt az elektromos és a mágneses jelenségek körében az elsőként leírt kvantitatív alaptörvény, amely szerint két elektromos töltés közötti erő nagysága arányos a töltések szorzatával és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével. Az elektromos töltések értelmezése terén Coulomb az úgynevezett két folyadék elméletet fogadta el, amely szerint kétféle töltés van, ezeket ma pozitívnak és negatívnak nevezik.
1806. augusztus 23-án Párizsban hunyt el. Ő teremtette meg az elektrosztatikus és mágneses jelenségek vizsgálatának matematikai alapjait, az SI mértékrendszerben tiszteletére lett az elektromos töltés mértékegysége a coulomb.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, kövesse a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.