Va néixer a París el 7 de juny de 1848, en una família de classe mitjana; la seva mare era filla de la cèlebre socialista i feminista Flora Tristán. Va tenir una joventut aventurera, va viure mes de quatre anys a Perú amb la seva família i més tard va aconseguir una ocupació en la marina mercant francesa. Va treballar també com agent de borsa de París, gràcies al seu treball va assolir gaudir d'una confortable vida burgesa amb la seva dona, la danesa Mette-Sophie Gad i els seus cinc fills.

En 1874, després de conèixer al pintor Camille Pissarro i veure la primera exposició dels impressionistes, es va fer col·leccionista i pintor aficionat.

Va exposar amb els impressionistes en 1876, 1880, 1881, 1882 i 1886.

En 1882, a causa de la fallida de la Borsa, no li va quedar més remei que convertir la pintura en el seu ofici. Al començament de 1884, es va traslladar a Rouen, on vivia Pissarro. Entre 1886 i 1891 va viure principalment en la Bretanya, on era el centre d'un petit grup de pintors experimentals coneguts com l'escola de Pont-Aven. Sota la influència del pintor Émile Bernard, es va allunyar de l’impressionisme i va adoptar un estil menys naturalista, al que va denominar sintetisme.

Va trobar inspiració en l'art indígena, en els vitralls medievals i en els gravats japonesos; aquests últims els va conèixer a través de Vincent van Gogh en 1888, durant els dos mesos que van viure junts en Arles, en el sud de França. Després de l'altercat en el qual Van Gogh va intentar matar-li, va abandonar la ciutat. El seu nou estil, marcat per l'absorció d'influències de l'art primitiu bretó, es va caracteritzar per la utilització d'àmplies zones planes de colors encesos.

En 1891, arruïnat i endeutat, es va embarcar cap a Tahití escapant de la civilització europea, una societat "governada per l'or", i de tot el que és artificial i convencional. Llevat de una visita a França entre 1893 i 1895, va romandre la resta de la seva vida en les Antilles, primer en Tahití i després en les illes Marqueses.

La seva obra mestra és la immensa al·legoria, que és el seu testament pictòric, D'on venim, què som, on anem?, 1897, pintat immediatament abans del seu intent de suïcidi.

Una modesta pensió que li enviava un marxant d'art de París li va mantenir fins a la seva mort, el 9 de maig de 1903, en el poble de Atuana, illa de Dominica (illes Marqueses).