Cec des dels primers mesos de vida, el seu pare dirigí el seu ensenyament cap als estudis musicals de cant i orgue. Les seves aptituds l’inclinaren vers l’estudi d’aquest instrument. Ingressà a la Universitat de Salamanca, on a més d’estudis d’orgue, cursà estudis de grec, llatí, arts i filosofia. L’any 1538 acompanyà a Roma l’arquebisbe Pedro de Sarmiento quan aquest fou nomenat cardenal. A la capital italiana s’ordenà de sacerdot i gaudí de la protecció dels papes Pau III i Pius IV. Romangué a Itàlia durant vint anys, ocupant càrrecs com el d’organista del virrei de Nàpols (1553-58). Retornà a Castella i fou organista de les catedrals de Sigüenza (1559-63) i Lleó (1563-67).
Del 1567 al 1587 ocupà la càtedra de Música a la Universitat de Salamanca, on es dedicà a l’ensenyament i escriví el tractat De musica libri septem (Salamanca, 1577), la seva obra més important, en la qual s’estudien profundament aspectes com el ritme i la mètrica, a més de les proporcions, la consonància dels intervals i el sistema de modes. Dins les pàgines d’aquesta extensa i erudita obra, s’inclouen nombroses peces musicals de caràcter tradicional del segle XVI. A Salamanca coincidí amb fra Luis de León, catedràtic de Teologia, amb qui establí una profunda amistat, el qual li dedicà l’Oda a Salinas.