Estudià a Barcelona, on vers el 1525 entrà al servei de fra Joan de Quintana, abat de Montaragó i confessor de Carles V, el qual acompanyà a Itàlia amb motiu de la coronació de l’emperador (Bolonya, 1530). Estudià lleis a Tolosa, al Llenguadoc, però n’hagué de fugir, perseguit per la inquisició. Viatjà, aleshores, per Basilea i Estrasburg, on entrà en contacte amb alguns reformadors (Johannes Oecolampadius, Martí Bucer, etc.) i publicà De trinitatis erroribus libri septem (1531) i Dialogorum de trinitate libri duo (1532), intent d’aclarir els punts més controvertits sobre la Trinitat; tanmateix, es veié perseguit tant per catòlics com per protestants, que no acceptaven la seva teoria sobre Crist (divinitat volguda pel Pare, però no preexistent ni a la seva concepció ni al seu naixement, tesi que el convertirà en el forjador de l’unitarisme); altres doctrines seves, però, el col·loquen dintre l’ampli corrent de reformadors, però sense que hom el pugui inscriure ni amb els luterans ni amb els calvinistes (a París conegué personalment Calví).
Traslladat a Lió, col·laborà en les tasques editorials del grup d’humanistes que envoltaven el metge Champier: publicà una versió corregida de la Geografia de Ptolemeu i una breu apologia del mateix Champier. El 1537 es matriculà a la facultat de medicina de París i escriví Syruporum Universa Ratio, comentari sobre els remeis més utilitzats a l’època. Un curset dedicat a l’astrologia li portà conflictes amb l’autoritat acadèmica i hagué d’abandonar París. Establert d’incògnit a Charlieu, hi exercí la medicina del 1539 al 1541. La seva amistat amb Palmier, arquebisbe de Viena del Delfinat, l’induí a traslladar-se a aquesta ciutat, on estigué dotze anys en qualitat de metge episcopal.
Publicà aleshores tres versions de la Bíblia i escriví Christianismi Restitutio, obra fonamentalment teològica, però que conté en el seu llibre V una clarivident explicació de la circulació menor o pulmonar, descobriment que hom atribuí a Servet fins que, al començament del segle XX, erudits arabistes advertiren que el descobriment ja havia estat fet i explicat tres-cents anys abans per ibn al-Nafbīs en els seus comentaris sobre l’anatomia del Cànon d’Avicenna. Un exemplar del llibre arribà a mans de Joan Calví, el qual, per mitjà d’un seu seguidor, denuncià Servet a la inquisició de Lió. Examinades les proposicions heterodoxes sobre la Trinitat, fou citat a un procés, del qual pogué alliberar-se gràcies a una arriscada fugida. Una imatge seva fou cremada a Lió. Camí d’Itàlia, s’aturà a Ginebra; allí fou reconegut pel seu antic rival ideològic Joan Calví, que el feu empresonar i sotmetre a un procés arbitrari i apassionat: condemnat per heretge pel Consell de Ginebra, morí cremat el 27 d’octubre de 1553. La seva mort suscità una gran controvèrsia entre els protestants sobre els límits de la llibertat religiosa.