Fill de Lluís I d’Holanda i d’Hortènsia de Beauharnais. Passà la infantesa a Suïssa. Tingué contactes amb el carbonarisme italià i el 1831 prengué part en la insurrecció dels Estats Pontificis. Des del 1832 es considerà únic pretendent bonapartista i començà un actiu propagandisme que el portà, el 1836, a l’exili, després d’haver intentat de fer insurreccionar la guarnició d’Estrasburg. El 1840 intentà de prendre Bolonya i fou empresonat, bé que pogué passar (1846) a Anglaterra. La Revolució del 1848 li permeté de tornar a França.
Elegit diputat a l’Assemblea Constituent, emprengué una campanya propagandística alertant la gent d’ordre —orleanistes, legitimistes, catòlics— contra el perill de l’extremisme d’esquerra, tot i que havia passat per filosocialista i havia demostrat interès per la qüestió obrera, i el 10 de desembre fou elegit president. El triomf socialista (abril del 1850) a les eleccions parcials de París inquietà el partit d’ordre, una part del qual començà a conspirar per una restauració orleanista. Napoleó intensificà la seva propaganda, viatjant per tot França i presentant-se com estrany a les mesures antirepublicanes de l’assemblea legislativa.
El 2 de desembre de 1851 donà el cop d’estat que el convertí en àrbitre absolut de França: dissolgué l’assemblea, declarà l’estat de setge, restaurà el sufragi universal i convocà un plebiscit demanant poders extraordinaris per a dictar una constitució. La repressió contra els republicans fou violenta i ni aquests ni cap altra força no pogueren impedir que, fet el plebiscit, el 2 de desembre de 1852 Napoleó es proclamés emperador.
Casat el 1853 amb Eugenia de Montijo, la nova cort imperial procurà de popularitzar la figura de l’emperador. Simpatitzant del saintsimonisme i afeccionat a l’economia política, intentà de redreçar l’economia francesa, emprengué grans treballs públics i reurbanitzà París.
La seva política exterior fou, però, un seguit de desencerts. Les guerres (Crimea, 1854-56; atac a Itàlia el 1859; expedició a Mèxic, 1862-67), per més que portaren a França algun triomf palpable —Niça, Savoia—, foren impopulars. La política colonial a Algèria li costà l’animadversió dels colons francesos. El tractat de comerç amb Anglaterra (1860) fou durament criticat. Veient que les bases socials del seu règim trontollaven, intentà d’acostar-se als moviments populars, massa madurs ja per a caure en aquest parany (Primera Internacional). El desastre de Sedan enfront de Prússia, en mans de la qual caigué presoner (1870), provocà el seu enderrocament i fugí a Anglaterra.