Ha estat demostrat que no nasqué a Perpinyà com s’havia cregut. Visqué a Metz, on fou deixeble de Joseph Valette de Montygny —un reconegut compositor de motets i música religiosa—, i posteriorment es traslladà a Nancy. A vint-i-quatre anys obtingué un càrrec reial a Perpinyà, on escriví algunes obres per a flauta i la cantata Les Quatre Saisons, obres influïdes per la música popular catalana. El 1724 s’instal·là definitivament a París, on, juntament amb Mondonville i Rameau, fou un dels músics més apreciats del seu temps. Fou músic de la cort de la duquessa del Maine, a Sceaux, al sud de París.
Entre el 1724 i el 1747 arribà a publicar 102 composicions dins una gran varietat de gèneres i combinacions vocals i instrumentals. Conreà tot tipus de formes musicals, però ha rebut un especial reconeixement com a compositor de música de cambra. Fou el primer compositor francès que adoptà el terme italià concerto, a l’opus 15 (VI concertos pour 5 flûtes sans basse), publicat l’any 1727. També fou el primer a escriure composicions per a flauta i orgue amb la part del baix continu totalment desenvolupada. Exercí una notable influència en el repertori per a flauta sobre alguns compositors francesos, i contribuí a popularitzar els gèneres del concert i la sonata.
Compongué una sèrie de motets, entre els quals destaquen Exaudiat te (1741) i Fugit nox (1742). Aquest, segons que sembla, sobre temes nadalencs populars catalans, esdevingué famós a partir del moment en què formà part del repertori de tonades populars que Boismortier interpretava al Concert Spirituel.
La contribució més destacada del compositor a la música teatral és l’òpera-ballet Daphnis et Chloé (1747) i el ballet Don Quichotte chez la duchesse (1743). Els trets més destacats de la seva música són el caràcter popular de les seves melodies i l’elegància i la simplicitat de la seva escriptura.
Boismortier fou també autor del mètode per a flauta Principes de flûte, opus 90, actualment perdut.