Rubens naît à Siegen en Westphalie, dans le Saint-Empire romain germanique à 300 km d'Anvers. Il passe ses dix premières années à Siegen. Ayant abjuré le protestantisme pour le catholicisme, Jan Rubens a probablement fait baptiser son fils dans la foi catholique avant sa mort en 1587. Maria et ses trois enfants s'installent alors à Cologne. En 1589, deux ans après la mort de son père, Rubens et sa mère rentrent à Anvers. Sa marraine est Christine d'Épinoy, comtesse de Lallaing et épouse du gouverneur de Tournai, où il entre comme page après ses études dans l'École Latine de Rumoldus Verdonck où il apprend le latin et le grec. C'est chez sa marraine que Rubens commence à copier les tableaux présents chez elle notamment des Véronèse, en abandonnant ses espoirs de robe d'avocat et d'armes.

Beaucoup de ses tableaux représentent des sujets religieux et Rubens est d'ailleurs devenu plus tard l'une des principales voix du style pictural de la Contre-Réforme catholique.

À Anvers, il reçoit une éducation humaniste, étudiant le latin et la littérature classique. À l'âge de 14 ans, il est placé en apprentissage de 1589 à 1598, d'abord chez le peintre Tobias Verhaecht, puis chez quelques peintres éminents de son époque, entre autres Adam van Noort et Otto van Veen. Une grande partie de sa formation initiale est consacrée à copier les œuvres d'artistes anciens, telles que des xylographies de Holbein le Jeune et des gravures de Marcantonio Raimondi d'après Raphaël. Lorsqu'il eut achevé sa formation, il entre en 1598 à la guilde de Saint-Luc comme maître indépendant.

Sur les conseils de ces peintres éminents, Rubens part pour l'Italie de 1600 à 1608 pour étudier les œuvres de la Renaissance. Il séjourne notamment à Gênes, Mantoue, Venise et Rome où il assimile les divers styles et copie les œuvres de Raphaël, du Caravage, et surtout du Titien dont il retient la fougue du coloris. Il s'installe ensuite dans la ville de Mantoue, sous la protection du cardinal Montalto au service du duc Vincent de Gonzague chez qui il devient peintre de cour. Grâce au soutien financier du duc, Rubens peut voyager à Rome en passant par Florence en 1601. Là, il étudie l'art classique grec et romain et il réalise des copies de grands maîtres italiens. Il est particulièrement influencé par la sculpture hellénistique Le Groupe du Laocoon, mais aussi par les œuvres d'art de Michel-Ange, Raphaël et Léonard de Vinci. Il est également influencé par les peintures plus modernes et naturalistes du Caravage dont il copie d'ailleurs plus tard le tableau La Mise au tombeau tout en recommandant à son protecteur, le duc de Gonzague, d'acheter une autre œuvre de cet artiste, La Mort de la Vierge, aujourd'hui conservée au Louvre. Il intervient pour inciter l'acquisition de La Madone du rosaire pour l'église dominicaine d'Anvers, et qui est aujourd'hui au musée d'Histoire de l'art de Vienne. Durant son premier séjour à Rome, Rubens réalise son premier chef-d'œuvre, Sainte Hélène à la Vraie Croix pour la basilique Sainte-Croix-de-Jérusalem.

En 1603, Rubens voyage en Espagne pour une mission diplomatique, apportant avec lui des cadeaux du duc de Gonzague à la Cour du roi Philippe III d'Espagne. Durant son séjour, il étudie l'impressionnante collection d'œuvres de Raphël et du Titien que Philippe II avait rassemblée. Il réalise également un portrait équestre du duc de Lerme qui illustre bien l'influence des œuvres du Titien. Ce voyage est le premier des nombreux voyages qu'il effectua durant sa carrière et pendant lesquels il mêle l'art et la diplomatie.

Il retourne en Italie en 1604. À Gênes, Rubens peint de nombreux portraits tels que le Portrait de Brigida Spinola Doria conservé à la National Gallery de Washington, et le Portrait de Maria Serra Pallavicino, dans un style qui influence plus tard des artistes tels que Van Dyck, Reynolds et Gainsborough. Il rédige également un livre illustré sur les palais de la ville qui est publié en 1622 sous le nom de Palazzi di Genova. De 1606 à 1608, il demeure principalement à Rome et, pendant cette période, Rubens obtient, avec l'aide du cardinal Jacopo Serra (frère de la princesse Maria Pallavicini), sa plus importante commande à l'époque pour le maître-autel de la nouvelle église en vogue, la Chiesa Nuova également appelée Santa Maria in Vallicella.

Le sujet en est le pape Grégoire le Grand ainsi que des saints locaux majeurs adorant l'icône de la Vierge et l'Enfant. La première version de ce tableau est une toile qui est actuellement au musée des Beaux-Arts de Grenoble, et qui est immédiatement remplacée par une seconde version sur trois panneaux en ardoise représentant l'image miraculeuse de la Santa Maria in Vallicella qui est montrée au public lors des fêtes religieuses grâce à un couvercle en cuivre amovible, également peint par l'artiste.

L'expérience italienne de Rubens continue à influencer son travail et il continue à écrire de nombreuses lettres et correspondances en italien. À son retour à Anvers en décembre 1608 où sa mère agonise17, le souvenir de l'Italie se perpétue également dans sa signature18, qui ne changera jamais : « Pietro Paolo Rubens ». Ses voyages lui ont également permis de comprendre le français, l'allemand, l'italien, l'espagnol et le latin.

En 1610, Rubens déménage dans une nouvelle demeure, palais qu'il avait fait construire et où il vécut une grande partie de sa vie, la Rubenshuis, actuellement devenue musée. La villa, d'influence italienne, abrite son atelier où lui et ses apprentis réalisent la plupart des peintures de l'artiste, et qui abrite également sa collection d'art personnelle ainsi qu'une des bibliothèques les plus vastes d'Anvers.

Durant cette période, il développe son atelier en accueillant de nombreux élèves et assistants. Son élève le plus connu est alors Antoine van Dyck, qui devient rapidement le principal portraitiste flamand et qui collabore fréquemment avec Rubens. Il travaille également avec plusieurs autres artistes actifs dans la ville, notamment le peintre animalier Frans Snyders qui contribue à réaliser l'aigle dans le tableau Prométhée supplicié, mais aussi son excellent ami, le peintre de fleurs Jan Brueghel l'Ancien.

En 1608, apprenant que sa mère est malade, Rubens décide de quitter l'Italie pour la rejoindre à Anvers, mais elle meurt avant qu'il n'arrive. Son retour coïncide avec une période de prospérité dans la ville, grâce à la signature du Traité d'Anvers en avril 1609 qui met fin à la guerre entre l'Espagne et les Provinces-Unies et ouvre une période de trêve de douze ans. En septembre 1609, Rubens est nommé peintre officiel de la cour d'Albert et Isabelle, souverains des Pays-Bas de 1609 à 1621. Il reçoit la permission spéciale d'installer son atelier à Anvers plutôt qu'à la Cour de Bruxelles, mais aussi de travailler pour d'autres clients que les seuls souverains.

Cette période de prospérité et l'ouverture de son grand atelier ainsi que celui de Jacob Jordaens lancent ce que l'on appellera l'École d'Anvers. Il reste proche de l'archiduchesse Isabelle jusqu'à sa mort en 1633, et on fait appel à lui comme peintre, mais aussi comme ambassadeur et diplomate. Rubens cimente encore plus ses liens avec la ville lorsque, le 3 octobre 1609, il épouse Isabella Brant, fille de Jan Brant, citoyen d'Anvers influent et humaniste. De cette union naissent trois enfants : Serena (1611), Albert (1618) et Nicolas (1619).

C'est à cette période que Rubens compose des chefs-d'œuvre tels que L'Érection de la croix (1610) et La Descente de Croix (1611-1614) pour la cathédrale Notre-Dame d'Anvers, peintures qui contribuent à faire de Rubens un peintre flamand de premier ordre peu de temps après son retour. L'Érection de la croix, par exemple, illustre la synthèse faite par l'artiste entre La Crucifixion du Tintoret pour la Scuola Grande de San Rocco de Venise et les personnages dynamiques de Michel-Ange. Cette œuvre est en outre considérée comme un des premiers exemples de l'art religieux baroque.

Rubens passa les dix dernières années de sa vie à Anvers. Sur un plan artistique, il obtint de nouvelles commandes des Habsbourgs et il continua à travailler pour des clients étrangers, en réalisant par exemple les peintures des plafonds de la Maison des banquets du palais de Whitehall, mais il a aussi exploré d'autres voies artistiques plus personnelles, composant des paysages, tel que le Paysage à l'arc-en-ciel (1635, musée du Louvre, Paris) et des œuvres plus intimes ainsi que des portraits de sa femme, de ses enfants et de la famille des Moretus-Plantin (musée Plantin-Moretus).

Le sujet en est le pape Grégoire le Grand ainsi que des saints locaux majeurs adorant l'icône de la Vierge et l'Enfant. La première version de ce tableau est une toile qui est actuellement au musée des Beaux-Arts de Grenoble, et qui est immédiatement remplacée par une seconde version sur trois panneaux en ardoise représentant l'image miraculeuse de la Santa Maria in Vallicella qui est montrée au public lors des fêtes religieuses grâce à un couvercle en cuivre amovible, également peint par l'artiste.

L'expérience italienne de Rubens continue à influencer son travail et il continue à écrire de nombreuses lettres et correspondances en italien. À son retour à Anvers en décembre 1608 où sa mère agonise, le souvenir de l'Italie se perpétue également dans sa signature, qui ne changera jamais : « Pietro Paolo Rubens ». Ses voyages lui ont également permis de comprendre le français, l'allemand, l'italien, l'espagnol et le latin.