Prodige de la peinture dès l’enfance, Le Brun entre au service du roi Louis XIV en 1647 comme « peintre et valet de chambre ». En 1660, il peint pour lui La famille de Darius au pied d’Alexandre, toile installée quelques années plus tard dans le salon de Mars où elle est toujours. Elle vaut à Le Brun sa réputation de génie français de la peinture et sa nomination en 1664 au poste de Premier peintre du roi. Il accumulera dès lors commandes et honneurs.
Versailles lui permet d’exercer toute la fougue de son génie. Il réalise là ses plus grands décors qui se succèdent à un rythme effréné : Majestueux escalier d’honneur du Grand Appartement du Roi, détruit sous LouisXV en 1752… (1674-78), galerie des Glaces (1678-86), salons de la Paix et de la Guerre (1685-86). Il y magnifie chaque fois les actions du roi. Il dirige aussi les décors des Grands Appartements, confiés aux meilleurs peintres du temps qui travaillent sur ses dessins.
À Versailles, Le Brun dessine aussi la plupart des statues du parc (Grande Commande de 1674).
Membre fondateur de l’Académie royale de peinture et sculpture en 1648, Le Brun devient en 1663 directeur de la manufacture des Gobelins. Il contrôle à ce titre toute la production royale de meubles et de tapisseries. Il fournit les cartons de plusieurs séries dont les plus célèbres sont l’Histoire d’Alexandre (Louvre) et l’Histoire du roi (Versailles). En tant que directeur et théoricien de l’Académie, la peinture devait s’adresser d’abord, selon lui, à l’intelligence plutôt qu’à l’œil. La réalité montre en fait un peintre autant attaché aux couleurs baroques qu’au dessin classique.
Formé dans l’atelier de Simon Vouet (1590-1649), Premier peintre du roi Louis XIII., Le Brun fut repéré par le chancelier Séguier, son premier mécène. Son portrait à cheval (Louvre) est un chef-d’œuvre du genre. Le peintre se rendit en Italie avec Nicolas Poussin (1594-1665), dernier Premier peintre du roi Louis XIII, entre Vouet et Le Brun, grand peintre du classicisme français bien qu’il ait principalement vécu à Rome. qui lui dispensa une formation classique complétant la leçon baroque de Vouet. Protégé ensuite par Nicolas Fouquet (1615-1680) Surintendant des Finances et ministre de Louis XIII puis Louis XIV, Il emploie de nombreux artistes pour son château de Vaux-le- Vicomte, à 50 km au sud-est de Paris. Arrêté en 1661, il est condamné à la détention perpétuelle…, il réalise pour lui à Vaux-le-Vicomte les décors qui feront sa réputation à Versailles, tout comme la galerie d’Apollon du Louvre, son premier décor royal, achevé au XIXeme siècle par Eugène Delacroix (1798-1863), peintre romantique français, célèbre pour La Liberté guidant le peuple.. Colbert l’engage à son tour mais sa mort, en 1683, marque le déclin de l’artiste, François Michel Le Tellier, marquis de Louvois (1641-1691), est un des ministres de Louis XIV. Il succède notamment à Colbert au titre de Surintendant des Bâtiments, et redonne un nouvel élan aux chantiers versaillais sous la conduite de Jules Hardouin-Mansart. lui préférant son rival Pierre Mignard (1612-1695), peintre français classique, nommé Premier peintre de Louis XIV, au décès de Charles Le Brun en 1690.. Le Brun ne se livre plus dès lors qu’à la peinture de chevalet.
Auteur de nombreux dessins et gravures, il forma une série de disciples talentueux qui assureront la réputation de la peinture française au XVIIIe siècle (La Fosse, Jouvenet, Houasse, les Boullogne…).