Beltoise vinse 11 titoli nazionali di motociclismo in 3 anni[3]. Ha corso nei campionati mondiali dal 1962 al 1964 nelle classi 50, 125[4] e 250. Il suo miglior risultato è un 6º posto in campionato nella 50cm³ del 1964 e nello stesso anno raggiunse anche il suo miglior risultato in un Gran Premio con un terzo posto nel Gp di Francia, sempre nella 50cm³. La sua carriera nel mondo delle due ruote si dovette interrompere a metà del 1964 a causa di un incidente occorsogli alla guida di una Formula 2 che gli procurò gravi lesioni al braccio sinistro[5]
Nella carriera motociclistica corse con le moto Kreidler, Bultaco, Itom e Moto Morini.[6] ottenendo comunque una posizione di rilievo nel panorama motociclistico della sua nazione[7].
Prima di raggiungere la Formula 1, militò con successo nella Formula 2, vincendo il Campionato europeo di Formula 2 1968. Nella formula maggiore fu pilota ufficiale di Matra (dal 1966 al 1971) e BRM (dal 1972 al 1974), salendo in otto occasioni sul podio (oltre alla vittoria a Montecarlo[8], ottenne tre secondi posti e quattro terzi posti). Il miglior risultato finale in stagione fu il quinto posto nel 1969.
Ritiratosi dalla Formula 1 nel 1974, ha avuto contatti con Ligier per essere pilota titolare per il Campionato mondiale di Formula 1 1976 e fece prove guidando la Ligier JS5 ma non è stato preso dalla scuderia, che prese invece Jacques Laffite. Successivamente ha continuato a correre nel Campionato francese per vetture di serie fino alla metà degli anni '80, per poi abbandonare definitivamente l'attività agonistica e fondare nel 1987 la sua scuola/metodo di guida chiamata "Conduire Juste".
Jean-Pierre Beltoise fu protagonista e causa, il 10 gennaio 1971, della morte del pilota italiano Ignazio Giunti nella 1000km d'Argentina. L'incidente avvenne mentre, rimasto senza benzina, spingeva la vettura verso i box; ad un certo punto si trovò in mezzo alla pista e vide sopraggiungere le vetture di Parkes (doppiato) e Giunti, primo con ampio margine. Parkes evitò la vettura di Beltoise mentre Giunti, in uscita dalla scia di Parkes per superarlo, la centrò in pieno trovandovi la morte[9].
L'incidente scatenò accese polemiche[10]: Beltoise dichiarò «Giunti ha commesso un errore di calcolo e di manovra, io stesso sono vivo per miracolo»[9]; in seguito gli fu revocata la licenza in Europa per tre mesi[11].
Era sposato in seconde nozze con Jacqueline, sorella del pilota francese di Formula 1François Cevert[7], da cui aveva avuto due figli[12].
Ritiratosi dalle competizioni, Beltoise muore a Dakar il 5 gennaio 2015 all'età di 77 anni dopo aver subito due ictus[2]. Beltoise è sepolto presso il cimitero di Saint-Vrain.
Jean-Pierre Beltoise compare frequentemente, sia nelle vesti di motociclista sia in quelle di pilota automobilistico, come avversario di Michel Vaillant nell'omonima serie di fumetti, per esempio nelle storie "De l' huile sur la piste" (1970), "Bataille pour 1/10" (1970), "Rodeo sur 2 roues" (1971), "Des filles et des moteurs" (1974), "Champion du monde" (1974), "Le prince blanc" del 1977, "300 a l' heur dans Paris" (1983), e "Le défi des remparts" del 1988[13].