Apja muzsikusnak szánta, ő azonban inkább fémművességet tanult, 16 évesen azonban verekedésbe keveredett és száműzték Firenzéből. Heves vérmérséklete, hiúsága, erőszakos, vad és kötekedő természete miatt ezután is gyakran keveredett bajba.

1523-ban egy újabb incidense miatt már a halálos ítélet elől menekült Rómába, ahol a pápai zenekar fuvolása lett, és VII. Kelemen pápának dolgozott. A várost 1527-ben a történelemben páratlan módon dúlták fel V. Károly császár hadai, a "Sacco di Roma" idején Cellini részt vett a védelemben, sőt állítása szerint a falakról ő lőtte le Bourbon Károlyt és az orániai herceget. A kirabolt városból ismét Firenzébe költözött, a Medicieknek és a mantovai Gonzagáknak dolgozott. 1529-ben Rómában vérbosszút állt testvére gyilkosán, a bűn alól azonban a pápa feloldozta.

Az 1534-ben trónra lépett új pápa, III. Pál is kegyeibe fogadta, és elnézte neki azt is, hogy féltékenységből újabb kettős gyilkosságba keveredett. Az ünnepelt ötvös 1537-ben mégis börtönbe került, mert szorgosan gyűjtögetett ellenségei - vélhetőleg alaptalanul - sikkasztással vádolták meg. A börtönből megszökött, de ismét elfogták és már kivégzésére készült, amikor D'Este ferrarai bíboros közbenjárására szabadult, a főpapnak hálából pecsétnyomót készített.

1540-ben a francia udvar szolgálatába szegődött, Fontainebleau-ban készítette a Neptunt egy földistennővel ábrázoló híres arany sótartóját. Ez egyetlen fennmaradt és hiteles nemesfém műve, de annak hányattatásai nem értek véget - 2003-ban ellopták a bécsi Kunsthistorisches Museumból, és csak két évvel később került elő.

A francia királynak tizenkét gyertyatartót készített, megmintázta a fontainebleau-i kastély bejárata fölé a vadászó Diánát ábrázoló bronz félkör alakú domborművet. Az erőszak és a féltékenység azonban itteni életét is megmérgezte, ezért 1545-ben hazatért Firenzébe. Cosimo Medici megbízásából alkotta legismertebb szobrát, a Gorgó levágott fejét magasra emelő bronz Perseust, a nagyherceg mellszobrát azonban már Velencében fejezte be, ahová az erkölcstelenség vádja elől szökött. Végül ismét hazatért, az Akadémia tagja lett, 1571. február 13-án bekövetkezett halála után nagy pompával temették el.

Hírnevét öregbítette önéletrajza, a Benvenuto Cellini mester élete, amiképpen ő maga megírta Firenzében című mű, amelyet 1562-ben fejezett be. A hétköznapi nyelven írott, őszinte hangvételű könyv túlzásai és hetvenkedései dacára hiteles dokumentum, ezért Cellini egyéniségét jobban ismerjük, mint bármely kortársáét. Németre Goethe ültette át, a teljes szöveg magyarul 1957-ben látott napvilágot.

Az emlékiratok sok szakmai leírást is tartalmaznak, a Perseus öntésével kapcsolatos gondjait például igen részletesen tárja fel, és az ötvösségről, valamint a szobrászatról is hagyott egy-egy értekezést maga után. Verseket is írt, szonettjeiben önéletrajzi elemeket és naiv vallásos hitet találunk. Alkotásainak java nem maradt ránk - beolvasztották őket, mivel a tiszta nemesfémet gyorsabban pénzzé lehetett tenni, mint a műkincseket.