Beltoise vinse 11 titoli nazionali di motociclismo in 3 anni. Ha corso nei campionati mondiali dal 1962 al 1964 nelle classi 50, 125 e 250. Il suo miglior risultato è un 6º posto in campionato nella 50 cm³ 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 50 cm³. 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.[3]
Nella carriera motociclistica corse con le moto Kreidler, Bultaco, Itom e Moto Morini.[4]
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, 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.Poi 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".
Era sposato in seconde nozze con Jacqueline, sorella di un altro grande pilota francese di Formula 1, François Cevert.
Fu protagonista e causa il 10 gennaio 1971, della morte del pilota italiano Ignazio Giunti nella 1000 km 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; in seguito a questo gli fu revocata la licenza per un mese.
Ritiratosi dalle competizioni, Beltoise muore a Dakar il 5 gennaio 2015 all'età di 77 anni dopo aver subito due ictus[2]. Beltoise è stato sepolto presso il cimitero di Saint-Vrain.