Belleval nació en Marne, al norte de Francia, en 1564, y a los 20 años se trasladó a la Universidad de Montpellier para asistir a las clases de medicina y botánica. Aunque diversas fuentes citan que allí tuvo como profesor a Rondelet, la coincidencia entre ambos personajes resultó imposible, ya que este último murió en 1566. Entre 1587 y 1593 Belleval ejerce como médico en Avignon y Pezenas, hasta que es llamado para ocupar la cátedra de anatomía y botánica de la Universidad de Montpellier. 

Belleval pasará a ejercer de médico real, tanto con Enrique IV como con su sucesor Luis XIII.

En 1593 el rey Enrique IV le encarga la creación de un jardín botánico siguiendo la línea que habían iniciado las universidades italianas, y Belleval pone todo su empeño en cultivar el que será el jardín botánico más antiguo de Francia, el Jardin des plantes de Montpellier. Este jardín constaba de tres partes: el Jardín del Rey, donde se cultivaban plantas medicinales; el Jardín de la Reina, con plantas alpinas y la Plaza del Rey, donde de forma pionera en Francia se cultivaban especies con mero interés botánico, sin fines medicinales. Belleval es, por tanto, considerado uno de los padres de la botánica francesa y pionero en independizar la ciencia botánica de la medicina.

Desgraciadamente en 1622 las guerras de religión arrasaron el jardín botánico que había cultivado, teniendo que comenzar de nuevo y recrear el jardín anterior, trabajando en ello hasta su muerte.

En 1598 publica Onomatologia in Hirti Montispeti, un catálogo de especies contenidas en el jardín botánico y en 1603 ve la luz Recherches des plantes du Languedoc, acompañado de cinco ilustraciones. Esta obra fue concebida como el avance de un proyecto mucho mayor sobre la flora de Languedoc, para lo cual encargó la realización de 500 grabados al cobre. Una vez grabadas las planchas, Belleval murió sin haber sido todavía estampadas, y la obra quedó en el olvido. Unas 300 copias de estas planchas son adquiridas en una librería de Montpellier por Jean-Emmanuel Gilibert (1741-1814), quien  estampará una parte de las planchas junto con el texto de Belleval en Démonstrations de botanique, publicado en Lyon en 1796, casi 200 años después de ser grabadas. Finalmente se encontraron las planchas originales, que se conservan hoy día en el Instituto de Botánica de Montpellier. De haber sido grabadas en su tiempo, el trabajo de Bellaval constituiría un referente gráfico sin precedentes.