Antoine Hennepin nació en Ath, en los Países Bajos españoles (actual Hainaut, Bélgica). En 1659, mientras vivía en la ciudad de Béthune, ésta fue capturada por el ejército de Luis XIV de Francia. Henri Joulet, que acompañó a Hennepin y escribió su propio diario de sus viajes, llamó a Hennepin flamenco (nativo de Flandes), aunque Ath era y sigue siendo una zona de habla romance que se encuentra en la actual Valonia. El uso del término «flamenco» por parte de Joulet denota una falta de comprensión o generalización de este demonio, que era común en aquella época.
Hennepin se unió a los franciscanos, y predicó en Halles (Bélgica) y en Artois. Luego fue encargado de un hospital en Maestricht. También fue brevemente capellán del ejército.
A petición de Luis XIV, los Récollets enviaron cuatro misioneros a Nueva Francia en mayo de 1675, entre ellos Hennepin, acompañado por René Robert Cavelier, Sieur de la Salle. En 1676 Hennepin fue a la misión india de Fort Frontenac, y desde allí a los Mohawks.
En 1678, Hennepin recibió la orden de su superior provincial de acompañar a La Salle en una expedición para explorar la parte occidental de Nueva Francia. Hennepin partió en 1679 con La Salle desde la ciudad de Quebec para construir la barca de 45 toneladas Le Griffon, navegar por los Grandes Lagos y explorar el Oeste desconocido.
Hennepin estuvo con La Salle en la construcción del Fuerte Crevecoeur (cerca de la actual Peoria, Illinois) en enero de 1680. En febrero, La Salle envió a Hennepin y a otros dos como grupo de avanzada para buscar el río Mississippi. El grupo siguió el río Illinois hasta su confluencia con el Mississippi. Poco después, Hennepin fue capturado por una partida de guerra sioux y llevado durante un tiempo a lo que hoy es el estado de Minnesota.
En septiembre de 1680, gracias a Daniel Greysolon, Sieur Du Lhut, Hennepin y los demás recibieron canoas y se les permitió partir, regresando finalmente a Quebec. Hennepin regresó a Francia y su orden nunca le permitió volver a Norteamérica. Los historiadores locales atribuyen al fraile franciscano Récollet el mérito de ser el primer europeo en desembarcar en el lugar que hoy ocupa Hannibal, Missouri.
Hennepin dio a conocer al mundo dos grandes cataratas: Las cataratas del Niágara, con el caudal más voluminoso de toda Norteamérica, y las cataratas de San Antonio, en lo que hoy es Minneapolis, la única cascada natural del río Misisipi. En 1683 publicó un libro sobre las cataratas del Niágara titulado A New Discovery. El pintor regionalista Thomas Hart Benton creó un mural, «El padre Hennepin en las cataratas del Niágara», para la Autoridad Eléctrica de Nueva York en Lewiston, Nueva York.