A 14 anys ingressà a l’orde dominicà. Influït per les teories naturalístiques de Telesio, s’oposà (1591) a la filosofia aristotèlica, motiu pel qual fou acusat d’heretgia. El 1592 anà a Roma, a Florència i a Pàdua, on es posà en contacte amb Galileo Galilei. Per diversos motius, entre els quals el de defensar les doctrines animístiques neoplatòniques i el materialisme de Demòcrit, fou processat tres vegades i finalment portat presoner a Roma. Alliberat el 1595, es retirà a Stilo, on planejà una conjura contra la dominació hispànica, amb el fi d’instaurar una república teocràtica. Descoberta la conspiració (1599), fou cruelment torturat; salvà la vida fent-se passar per boig, però, condemnat a cadena perpètua, restà empresonat 27 anys a Nàpols; allí escriví les principals de les seves obres: Theologia, Philosophia rationalis, Apologia pro Galileo i especialment la Philosophia realis amb la Civitas Solis (‘La ciutat del Sol’) com a apèndix. El 1626, per una apel·lació d’Urbà VIII, fou posat en llibertat, bé que encara estigué presoner del Sant Ofici fins el 1629. Aleshores Campanella anà a París, on fou pensionat per Richelieu (1634), i on inicià la publicació de les seves obres (entre les quals Metaphysica el 1638). El fonament últim del pensament de Campanella, tot i que sempre defensà el catolicisme, és filosòfic i naturalista. En el camp epistemològic s’anticipà a Descartes a plantejar el dubte universal per tal d’establir la possibilitat i realitat del coneixement i de la pròpia existència, i arribar a la prova de Déu. L’aportació, però, més interessant de l’obra de Campanella és la seva concepció política d’una comunitat universal regida segons les normes de la natura i de la raó, sota la tutela espiritual del papa, exposada sobretot en la utopia La ciutat del Sol (1602), obra influïda per la República de Plató. Campanella és autor, encara, d’una abundant producció lírica (canzoni metafísiques, madrigals, sonets), una de les més originals de la literatura italiana del seu temps.