Воспитывался в Первой Санкт-Петербургской гимназии; в первой половине 40-ых годов XIX века поступил в Петербургский университет, но с третьего курса перевелся в Казанский университет, что окончил во второй половине 40-ых годов девятнадцатого века со степенью кандидата естественных наук. Окончив Казанский университет, трудился у Н. Н. Зинина. С 1855 года адъюнкт химии, в 1859—1887 годах доктор наук Харьковского Императорского университета. В 1865 году защитил диссертацию «Изучения над явлениями вытеснения одних металлов вторыми».
Во второй половине 80-ых годов девятнадцатого века переехал в Санкт-Петербург, где трудился в отвлечённой химической лаборатории и преподавал на Высших женских направлениях. В 1887—1889 годах преподавал химию наследнику царевичу Николаю Александровичу, будущему императору Николаю II. В первой половине 90-ых годов девятнадцатого века просматривал в Столичном университете курс «Главные начала термохимии».
Бекетов открыл вытеснение металлов из растворов их солей водородом под давлением и установил, что цинк и магний при больших температурах вытесняют другие металлы из их солей. В 1859—1865 годах продемонстрировал, что при больших температурах алюминий восстанавливает металлы из их оксидов. Позднее эти испытания послужили отправной точкой для происхождения алюминотермии.
Огромной заслугой Бекетова есть развитие физической химии как независимой научной и учебной дисциплины. Ещё в первой половине 60-ых годов девятнадцатого века в Харькове Бекетов просматривал курс «Отношение физических и химических явлений между собой», а в 1865 — курс «Физическая химия». В первой половине 60-ых годов девятнадцатого века по предложению Бекетова в университете создано физико-химическое отделение, на котором наровне с чтением лекций был введён практикум по физической химии и проводились физико-химические изучения. Учениками Бекетова были А. П. Эльтеков, Ф. М. Флавицкий, И. П. Осипов и другие.
