La Métherie est né le 4 septembre 1743 à La Clayette (Saône-et-Loire). Jusqu’à l’âge de 15 ans, il est instruit par des précepteurs, le plus souvent dans le manoir familial du Theil. Son père, médecin, le dirige vers l’état ecclésiastique. Il suit des cours à la Sorbonne et reçoit au séminaire Saint-Louis les quatre ordres mineurs. À la mort de son frère médecin, il abandonne l’église et commence des études de médecine. Diplômé en 1770, il revient à La Clayette et exerce avec son père. En 1778, il publie à Genève un ouvrage Essai sur les principes de la philosophie naturelle et fait paraître ensuite ses Vues philosophiques deux ans plus tard. Il repart pour Paris et s’intéresse aux différentes espèces d’air ; c’est ainsi que paraît en 1785 un Essai sur l’air pur.

L’abbé Mongez le jeune l’associe en 1785 à la rédaction des Observations de physiques et de sciences naturelles. Lorsque Mongez part avec La Pérouse pour le tour du monde en 1785, La Métherie assure alors seul la responsabilité des Observations qui prennent le nom de Journal de Physique en l’an II de la République. Jusqu’à sa mort il éditera 2 volumes par an. Guyton de Morveau y publie ses travaux sur le phlogistique mais sa collaboration s’arrête lorsque Guyton suit les voies de Lavoisier, ce que refuse de faire La Métherie qui se lance dans une croisade pour défendre le phlogistique. Lavoisier et ses disciples fondent contre lui les Annales de Chimie et de Physique et Guyton s’y associe.

Au moment de la Terreur, La Métherie quitte Paris. Il ne va reprendre le Journal de Physique qu’en 1797. À la mort de Daubenton en 1801, il est nommé adjoint à la chaire d’histoire naturelle du Collège de France. La Métherie vit très retiré. C’est un homme généreux, mais hargneux et vindicatif quand il pense avoir raison. Cuvier qui succède à Daubenton lui cède une partie de l’enseignement de la géologie. Les souscripteurs du Journal de physique l’abandonnent peu à peu. Son Journal continue cependant après sa mort survenue le 1^er juillet 1817. Son dernier Discours préliminaire sera une sorte de testament : « Je n’ai aimé ni argent, ni distinction, je n’ai aimé que la science ».