Nato e formatosi a Verona, svolge la propria opera a Venezia. Arriva a lavorare a Palazzo Ducale in giovane età, nel 1553, e la sua arte si impone da subito. Il suo stile è già ben definito: una pittura ampiamente decorativa, con uno spiccato senso dei valori spaziali ed evidenti influssi manieristici del Parmigianino e di Giulio Romano, ma fortemente libera e indipendente, soprattutto nell'uso del colore, sempre intenso e fastoso.

Nel 1555 inizia la decorazione della chiesa di San Sebastiano, che continuerà per quindici anni e che sarà la sua impresa più vasta e significativa. Gli affreschi della sagrestia, le Storie di Ester sul soffitto e il Martirio del Santo sulle pareti del coro presentano colori splendidi e preziosi, con toni argentei ed effetti cangianti. L'anno dopo, in accordo con Tiziano e col Sansovino, viene premiato per le pitture della Libreria Marciana, commissionategli dai Procuratori di San Marco.

Collaborerà poi col Palladio per gli affreschi della villa Barbaro a Maser, che mostrano la sensibilità del suo classicismo, con una decorazione chiara e luminosa, fatta di finestre e aperture su spazi illusori. Il soggetto preferito rimarranno però le Cene, tele monumentali cui si dedica a partire dagli anni '60: tra le più famose, le varie Cena in casa di Simone (Galleria Sabauda, Torino, Pinacoteca di Brera, Milano e Gemäldegalerie Alte Meister, Dresda), le Nozze di Cana (Louvre, Parigi) e il Convito in casa Levi (Gallerie dell'Accademia, Venezia). Lo sfarzo scenografico e l'esaltazione cromatica quasi spregiudicata gli valsero un processo del Santo Uffizio.

Negli ultimi anni è uno dei protagonisti del rinnovamento di Palazzo Ducale, dopo l'incendio del 1576. Qui, tra i numerosi affreschi, dipinge il Trionfo di Venezia nella Sala del Maggior Consiglio e realizza quello che verrà ricordato come il suo capolavoro: la sala del collegio (1575-77).