Detaille blev 1865 lärjunge hos Jean Louis Ernest Meissonier och debuterade på salongen i Paris 1867 med Ett hörn av ateljén. Han utställde 1868 och följande år tavlor ur militärlivet och deltog 1870-71 i det fransk-tyska kriget, som gav honom en ny motivkrets. Jämte Alphonse de Neuville blev han ansedd som den främste bland "les jeunes pein-tres militaires". Efter att ha deltagit i en expedition till Tunisien målade Detaille bataljer även därifrån, och under en tids vistelse i Ryssland målade han en serie bataljer för kejsar Alexander III:s räkning. Tillsammans med Neuville målade han två panoramor med ämnen ur fransk-tyska kriget. Detaille målade även porträtt.
Verk (i urval)
Les vainqueurs (1872)
Kyrassiärer i marsch-marsch (1874)
Regemente, som passerar (1875)
Rekognoscering (1876)
Honnör för de sårade (1877)
Champignys försvar (1879)
Utdelning af fanor (1881)
Aftonen vid Rezonville (1884)
Drömmen, stor nattlägerscen (1888)
Första husarregementets charge 1807 (1891)
Garnisonen i Huningue aftågar (1892)
Pliktens offer (1894)
Revyn i Chälons för ryske tsaren (1898)
Äran (i skiss utställd 1904, färdig 1905)
Invigningen av stora operan i Paris (1877, akvarell)