Челлини родился 3 ноября 1500 года во Флоренции, в семье землевладельца и мастера по изготовлению музыкальных инструментов Джованни Челлини (сына каменщика) и Марии Лизабетты Гриначчи. Бенвенуто был вторым ребёнком в семье, появившимся на девятнадцатом году брака родителей. Несмотря на желание отца, которому хотелось видеть сына музыкантом, Бенвенуто в 1513 году нанялся учеником в мастерскую ювелира Брандини, где обучился способам художественной обработки металла. С этих лет начал участвовать во многих драках, особенно с другими ювелирами, отчего изгонялся из родного города. После скитаний по Италии осел в Риме, где сблизился с верхушкой Ватикана.

В 1527 году участвовал в обороне Рима от имперских войск. После поражения римлян покинул город. В 1529 году вернулся в Рим и получил должность начальника папского монетного двора, которую занимал до 1534 года. Все его ювелирные произведения той эпохи (за исключением нескольких медалей) не сохранились — они были позднее переплавлены. Мстя за брата, в 1531—1534 годах Челлини убил ювелира, затем напал на нотариуса, после чего бежал в Неаполь, где опять лишил жизни ещё одного ювелира за то, что тот плохо высказывался о Челлини при папском дворе.

В 1537 году был принят на французскую службу королём Франциском I, исполнив его портретную медаль. Снова попав в Рим, Челлини был арестован, обвинён в краже папских драгоценностей, однако он смог опять бежать. На воле мастер пробыл недолго: он вновь был заключён под стражу и, однако, после освобождён. С 1540 года жил при французском королевском дворе в Фонтенбло, где завершил работу над единственным дошедшим до нас ювелирным произведением, подлинность которого не подлежит сомнению, — большой солонкой Франциска I (1540—1543). Во Франции мастер освоил технику бронзового литья и с этой поры начал выполнять крупные скульптурные заказы. С 1545 по 1553 годы Челлини находился на службе у герцога Козимо I Медичи во Флоренции, где создал знаменитую статую Персея, держащего голову Медузы-Горгоны. Здесь он исполнил и ряд других скульптур, реставрировал античные произведения.

В 1556 году Челлини опять заключили в тюрьму за драку с ювелиром. Последним его значительным монументальным произведением явилось «Распятие». Под домашним арестом мастер начал писать автобиографию, ставшую жемчужиной его творчества. Скульптор скончался 13 февраля 1571 года в родной Флоренции. Был похоронен с большими почестями в Церкви Благовещения.

Книга «Жизнь Бенвенуто, сына маэстро Джованни Челлини, флорентийца, написанная им самим во Флоренции» является одним из самых замечательных произведений литературы XVI в. Бенвенуто Челлини начал писать автобиографию в 1558 году, однако большая часть рукописи написана рукой 14-летнего мальчика, секретаря Челлини, и ещё несколько страниц выполнено другой рукой. Хроника доходит до 1562 года. В XVIII веке после разнообразных приключений, рукопись пропала. В 1805 году она была найдена в одной из книжных лавок во Флоренции и передана в библиотеку Лауренциана, где находится и по сей день. Первое печатное издание появилось в Неаполе в 1728 году.

Жизнь Бенвенуто Челлини написана в той литературной манере, которую можно назвать популярной, и этим отличается от таких произведений, как «Исповедь блаженного Августина» или «Исповедь Руссо». На страницах своей книги Бенвенуто Челлини не высказал никаких новых идей; он описал свои приключения, мысли и чувства с откровенностью, не характерной для жанра автобиографии предшествующего времени, и сделал это богатым разговорным языком, который очень убедительно передаёт ход мысли и переживания человека.

Современники высоко ценили Челлини как ремесленника, относительно же его художественного дарования мнения разделились; однако, несмотря на это, он представлял скульпторов на торжественной церемонии погребения Микеланджело. Варки и Вазари с похвалой отзывались о его таланте ювелира. Вазари, например, писал, что Челлини — непревзойдённый мастер медальерного искусства, превосходящий даже древних, и величайший ювелир своего времени, а также замечательный скульптор. Из созданных им произведений ювелирного искусства сохранилось немногое: солонка Франциска I (1540—1543, Вена, Художественно-исторический музей), медали и монеты, сделанные для папы Климента VII и Алессандро Медичи, а также эскизы декоративной застёжки для облачений Климента VII.

Место Челлини в истории искусств определяется прежде всего его работами в области скульптуры. Его творчество оказало влияние на развитие маньеризма. Наиболее значительное из его произведений, созданных во время пребывания во Франции, — бронзовый рельеф Нимфа Фонтенбло (до 1545, Лувр). Из сохранившихся произведений, выполненных им по возвращении во Флоренцию: Персей (1545—1553, Флоренция, Лоджия деи Ланци), статуэтка Борзая (1545—1546, Флоренция, Барджелло); бюст Козимо Медичи (1545—1548, там же); Ганимед (1548—1550); Аполлон и Гиацинт; Нарцисс (все во Флоренции); бюст Биндо Альтовити; Распятие (ок. 1562, Эскориал).

Однажды Бенвенуто надолго исчез из Ватикана, прихватив с собой золото и несколько драгоценных камней, выданных ему для работы из папского хранилища. Причём, его отсутствие было достаточно долгим, чтобы вызвать гнев его Святейшества. Когда, наконец, Челлини вернулся, то его встретили бранью: «О, эти художники! Вечные посетители кабаков, спутники развратных девок, подонки общества, язычники, а не добрые христиане!» — Вместо оправдания Челлини молча выложил кипарисовый ларец, внутри которого находилась гемма из многоцветного сардоникса. Резко оборвав свои гневные филиппики, папа долго и внимательно разглядывал вещь. На камне Челлини вырезал канонический Евангельский сюжет, тайную вечерю. При том многоцветный камень был использован самым изобретательным образом. Все пятна, цвета и прожилки сардоникса были использованы в каноническом сюжете для характеристики персонажей. Христос оказался в белом природном одеянии, апостол Иоанн — в голубом, Пётр — в красном, а Иуда, конечно, в мрачном тёмно-коричневом хитоне. Но более всего папу поразила идея, что этот сардоникс валялся на земле много тысяч лет как простой булыжник и никому до него не было никакого дела. Но вот, пришёл «распутный» художник, коснулся камня своим несложным резцом и сотворил из булыжника — чудо. Бенвенуто Челлини был прощён и провозглашён возлюбленным сыном церкви. Его шедевр торжественно перенесли в собор апостола Петра и поставили в алтаре главного притвора. Здесь он и находится до сего времени наряду с другими избранными геммами всех времён христианства.