Du Bellay est né à Liré, non loin d’Angers, d'une famille noble renommée pour ses diplomates. Son cousin, par exemple, était le cardinal Jean du Bellay, évêque de Paris. Malheureusement, à l'âge de dix ans, Du Bellay devient orphelin et est placé sous la garde de son frère aîné qui ne se préoccupe guère de l’éducation de son jeune frère. Du Bellay s’oriente tout d’abord vers des études de droit à Poitiers. C’est pendant cette période qu’il fait la connaissance de plusieurs poètes comme Jacques Peletier du Mans (traducteur d’Horace) et surtout Ronsard. Ceux-ci l’entraînent à Paris au Collège de Conqueret où de 1547 à 1549 Du Bellay suit les cours de Dorat et reçoit ainsi une éducation humaniste. Groupés autour de Ronsard, Du Bellay et d’autres jeunes poètes forment une « Brigade » qui deviendra par la suite la Pléiade : une « constellation » de sept poètes tout comme le groupe alexandrin de l’Antiquité. En 1549 il publie la Défense et Illustration de la langue française, œuvre qui sert de manifeste des idées de la Pléiade. Dans cette œuvre, il propose qu’il faut enrichir la langue et la littérature françaises en imitant le modèle des anciens, qu’il faut digérer et transformer plutôt que traduire et copier. La même année (1549) il publie également son premier recueil de sonnets pétraquistes : L’Olive.
Malheureusement, la santé de Du Bellay se dégrade. Après une sérieuse maladie qui dure deux ans (1550-2) Du Bellay se retrouve partiellement sourd et prématurément vieilli. En 1553 Du Bellay décide d’accompagner son cousin le cardinal à Rome pour un voyage diplomatique. Mais son séjour à Rome le déçoit. La carrière diplomatique n’est pas tout à fait ce que Du Bellay avait imaginé. De plus, Paris lui manque. Il retourne à Paris en 1557 mais Paris lui semble différent. En 1558 il publie l’essentiel de ses œuvres de thème romain : Les regrets, Jeux rustiques, les Antiquités de Rome, et le Songe. La santé de Du Bellay continue à se dégrader. De plus il doit faire face à des disputes et procès familiaux. Il quitte Paris pour la Savoie où il noue des liens avec des milieux galicans et se détache de ses anciens amis parisiens. Là, il écrit des textes différents, plus austères, comme le poète courtisan, Discours au Roy, Louange de la France ou Hymne chrestien. Du Bellay meurt le 1er Janvier 1560 à l’âge de 37 ans.