Olandese di Middelburg, studiò medicina all'università di Caen, laureandosi nel 1618. Negli anni successivi insegnò in diversi collegi, fino ad assumere, nel 1627, la carica di rettore del ginnasio di Dordrecht, che, sotto la sua direzione, divenne la più prestigiosa scuola d'Olanda. Nei locali del collegio, Beeckman impiantò, nel 1628, la prima stazione meteorologica europea, intraprendendo una accurata raccolta di dati sulle precipitazioni, le variazioni di temperatura, la velocità e direzione dei venti, e compiendo numerose osservazioni astronomiche. Dopo aver incontrato Descartes, a Breda nel 1618, si legò di amicizia con lui, dando vita ad un sodalizio che, pur tra contrasti e rappacificazioni, fu estremamente fruttifero sul piano intellettuale, e rimane di notevole interesse sia per la storia della filosofia che per la storia della scienza. Copernicano in cosmologia, Beeckman condivise le idee di Harvey sulla circolazione del sangue, e sviluppò una prospettiva fisica tendenzialmente atomistica. Fin dal 1613, i suoi studi di dinamica lo condussero al riconoscimento del principio di inerzia e dell'identica velocità di caduta dei gravi nel vuoto. Attivo sperimentatore, elaborò ingegnose procedure empiriche per lo studio di svariati problemi fisici. Nel 1626, egli determinò la relazione tra pressione e volume in una data quantità d'aria, scoprendo che la pressione cresce di un grado leggermente maggiore rispetto alla diminuzione del volume. Nei suoi studi di pneumatica, Beeckman rifiutò le spiegazioni dell'ascesa dell'acqua nelle pompe basate sulla teoria dell'horror vacui, riconoscendo nella pressione dell'aria la causa del fenomeno.

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