Destacà per l’enorme contribució d’idees arran del seu Trattato di architettura en set llibres (1537-1575; el llibre sisè restà manuscrit fins el 1966, i un vuitè sobre arquitectura militar, recentment descobert, encara no ha estat publicat), més que no pas per les escasses construccions que realitzà (castell d’Ancy-le-Franc, 1543-45). Inicialment escenògraf i després enginyer i ebenista, el 1515 anà a Roma, on fou deixeble de Baldassarre Peruzzi, part dels materials teòrics i gràfics del qual aprofità per a compondre el seu tractat. Cridat per Francesc I de França a Fontainebleau (1537), amb el títol de primer arquitecte (1541), hi passà la resta de la seva vida.