Si formò con Agostino Carracci, con il quale collaborò a Parma per il duca Ranuccio Farnese. Nel 1602, alla morte del maestro, giunse a Roma e divenne membro della scuola di Annibale Carracci, sulla base dei cui disegni lavorò agli otto riquadri rettangolari sulle pareti della Galleria Farnese (1604-05). Successivamente seguì altri maestri emiliani come Francesco Albani e Guido Reni.
Dopo Palazzo Farnese fu impegnato in importanti cantieri decorativi, come la Cappella di Sant’Andrea per San Giacomo degli Spagnoli e soprattutto l’Oratorio di Santa Silvia a San Gregorio al Celio (1609). Nel 1610 tornò a Parma e dipinse nella chiesa di Ognissanti il Salvatore tra angeli e santi e due anni dopo fu di nuovo a Roma per decorare i soffitti di palazzo Mattei. Lavorò poi nella Cappella Buongiovanni in Sant’Agostino (1616) e a Palazzo del Quirinale, divenendo il pittore preferito da Paolo V negli ultimi anni di pontificato. Tra il 1625 e il 1627, sotto Urbano VIII, realizzò il suo capolavoro assoluto: gli affreschi della Cupola di Sant’Andrea della Valle. Nel 1633 si recò a Napoli, dove dipinse la cupola del Gesù Nuovo e quella del Tesoro di San Gennaro. L’ultimo suo lavoro furono gli affreschi per l’abside di San Carlo ai Catinari (1646).