בשנת 1896, במהלך עבודתו השוטפת לפיתוח לוח צילום, גילה הנרי בקרל באקראי את הקרינה הרדיואקטיבית. בעת שחקר את תופעת הזרחנות – פליטת אור של מלחי אורניום. לאחר שהשאיר על שולחן העבודה מלחי אורניום גילה בקרל לאחר זמן על לוח הצילום, ערפילית של המבנה הגבישי של מלח האורניום. בתחילה שיער כי חומרים זרחניים כמו מלחי אורניום יכולים לפלוט קרינה כאשר הם מוארים באור השמש וביצע לשם כך סדרת ניסויים. לאחר שערך ניסויים שמערבים מלחי אורניום לא זרחניים, הגיע בקרל להסבר הנכון לפיו הקרינה החודרת מגיעה מהאורניום עצמו ללא שום צורך בעירור ממקור אנרגיה חיצוני. לאחר מחקר ממושך בנושא הרדיואקטיביות הוא גילה את היסוד הרדיואקטיבי תוריום ובשיתוף עם שני הדוקטורנטים שלו,  מארי קירי ופייר קירי, גם  את היסודות פולוניום ורדיום. בשנת 1903 חלק בקרל את פרס נובל לפיזיקה על גילויו בתחום הרדיואקטיביות עם פייר ומארי קירי.