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니에프스가 자란 가정은 부유했으며 왕정을 지지했던 것 같다. 그래서 그는 프랑스 혁명을 피해 달아났다가 나중에 돌아와 나폴레옹 보나파르트가 이끄는 프랑스 군대에 복무했으나 건강이 나빠 퇴역당한 뒤, 고향 마을 근처인 샬롱쉬르손에 정착하여 남은 생애 동안 연구를 하면서 지냈다.

1807년 동생 클로드와 함께 내연기관을 발명해 '불', '바람', '나는 생산한다'에 해당하는 그리스어들을 합쳐 피레올로포레(Pyréolophore)라고 이름지었다. 20세기의 가솔린 엔진과 비슷한 피스톤과 실린더 체제로 작동하는 이 내연기관은 처음에 석송가루를 연료로 사용했으며, 니에프스에 따르면 이 내연기관을 사용해 보트를 움직이기도 했다.

1813년 프랑스에서 석판인쇄가 유행하자, 니에프스는 당시 고급인쇄기술에 속했던 이 기술을 실험하기 시작했다. 그림솜씨가 없는데다 사는 곳에서 적당한 석판을 구할 수가 없자 그는 자동으로 영상을 얻을 수 있는 방법을 연구했다. 빛에 민감한 여러 가지 물질들을 백랍에 씌워 그 위에 판화를 올려놓고 햇빛으로 그것을 복사하고자 했다. 이렇게 시작하여 1816년 4월에는 사진기를 가지고 그가 헬리오그래피(heliography：해가 그리는 그림)라고 이름 붙인 사진을 만들었다.

염화은으로 감광처리한 종이 위에 작업실 창문으로 본 광경을 기록했으나, 그 영상은 부분적으로만 정착되고 말았다. 그런 다음 그는 빛을 받으면 굳어지는 일종의 아스팔트이며 빛에 민감한 물질인 '유대산 역청'으로 다양한 실험을 했다. 1822년 유리 위에 판화를 올려놓고 그 그림을 복사해 정착시키는 데 성공했다.

1826~27년 사진기를 이용해 작업실에서 본 광경을 기록했는데, 이는 자연의 영상을 영구적인 영상으로 처음 정착시킨 것이었다. 금속은 깨지지 않는 장점이 있으며, 인화판을 만드는 에칭 작업 과정에도 더 적합했다. 이것이 바로 니에프스가 추구하던 궁극적인 목표였다. 이 사진은 현재 오스틴의 텍사스대학교에 있는 '게른샤임 컬렉션'(Gernsheim Collection)에 보관되어 있다. 1826년 그는 헬리오그래피 기술로 파리의 판화가 오귀스탱 프랑수아 르메트르의 에칭 초상작품을 복제했다. 이렇게 해서 그는 빛으로 자연 정경을 재현하는 문제를 해결했을 뿐 아니라 최초의 사진제판술을 발명했다.

1827년 영국을 방문했을 때 런던에 있는 왕립학회에서 자신의 발명을 발표했으나, 그 방법을 비밀로 할 것을 고집했기 때문에 발명에 대한 조사는 이루어지지 않았다. 하지만 화학적 방법이나 광학적 방법으로도 긴 노출시간을 줄일 방법을 찾지 못하자, 니에프스는 1829년 파리의 화가 루이 자크 망데 다게르의 끈질긴 요청을 받아들여 공동으로 헬리오그래피를 개발하고 완성하기로 했다.

그는 아무 진전도 보지 못하고 죽었지만, 다게르는 니에프스의 지식과 재료를 바탕으로 마침내 짧은 노출로 보이지 않는 잠상을 현상하는 화학공정을 발견해 노출시간을 크게 줄이는 데 성공했다.